[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

本发明公开了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底上形成有鳍部，鳍部中形成有一层或多层牺牲层，鳍部顶部形成有伪栅结构；形成覆盖鳍部侧面的第一侧墙、覆盖伪栅结构侧面的第二侧墙；刻蚀伪栅结构两侧的鳍部，以形成暴露牺牲层和第一侧墙的源/漏凹槽；刻蚀部分暴露的牺牲层，以形成内部凹槽；和在内部凹槽和所述源/漏凹槽侧壁形成隔离层，再去除形成于源/漏凹槽侧壁的隔离层，保留形成于内部凹槽中的隔离层，多次重复上述形成、再去除隔离层的步骤，直至保留在内部凹槽中所述隔离层形成内部隔离结构。多次工艺形成内部隔离结构，能够有效避免源/漏凹槽开口被封闭，容易形成源/漏，提高了晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的不断减小，半导体器件单元从传统的CMOS器件发展到鳍式场效应晶体管(FinFET)的领域。但是随着物理尺寸的进一步降低，FinFET已经不能够满足需求了。目前环栅结构(Gate-all-around,GAA)纳米线晶体管已经得到研究者的青睐。这种环栅结构能够进一步增大沟道载流子迁移速率，同时结构体积可以进一步缩小。

形成环栅结构时，纳米线需要先用牺牲层替代，后续除去牺牲层后，再形成金属环栅结构。形成源/漏凹槽后，需要刻蚀部分牺牲层以形成内部凹槽，进而在内部凹槽中形成内部隔离结构。目前，一次形成内部隔离结构时，源/漏凹槽容易被堵塞，影响最终的晶体管性能。

因此，亟须一种源/漏凹槽不会被堵塞的鳍式场效应晶体管的形成方法。

发明内容

本发明实施例公开了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，内部隔离结构经过多次工艺形成，提高了晶体管的性能。

本发明公开了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底上形成有鳍部，鳍部中形成有一层、或间隔形成有多层的牺牲层，鳍部顶部形成有伪栅结构；形成覆盖鳍部侧面的第一侧墙、覆盖伪栅结构侧面的第二侧墙；刻蚀伪栅结构两侧的鳍部，以形成暴露牺牲层和第一侧墙的源/漏凹槽；刻蚀部分暴露的牺牲层，以形成内部凹槽；和在内部凹槽和所述源/漏凹槽侧壁形成隔离层，再去除形成于源/漏凹槽侧壁的隔离层，保留形成于内部凹槽中的隔离层，多次重复上述形成、再去除隔离层的步骤，直至保留在内部凹槽中所述隔离层形成内部隔离结构，以隔离后续形成的源/漏与部分环栅结构。

根据本发明的一个方面，形成内部隔离结构的工艺步骤包括：在内部凹槽内和源/漏凹槽侧壁形成第一隔离层；除去形成于源/漏凹槽侧壁上的第一隔离层，保留在内部凹槽中的第一隔离层为第一隔离结构；在内部凹槽内和源/漏凹槽侧壁形成第二隔离层；和除去形成于源/漏凹槽侧壁上的第二隔离层，保留在内部凹槽中的第二隔离层为第二隔离结构，隔离层包括第一隔离层和第二隔离层，内部隔离结构包括第一隔离结构和第二隔离结构。

根据本发明的一个方面，隔离层的材料包括：SiO_x、SiN_x、SiON中的一种或者多种组合。

根据本发明的一个方面，形成隔离层的工艺包括原子层沉积工艺。

根据本发明的一个方面，形成内部隔离结构后，暴露源/漏凹槽两侧的第一侧墙。

根据本发明的一个方面，暴露源/漏凹槽侧壁后，还包括在源/漏凹槽中形成源/漏，源/漏覆盖内部隔离结构。

根据本发明的一个方面，形成源/漏的工艺包括外延生长工艺。

根据本发明的一个方面，形成内部凹槽的工艺包括干法刻蚀工艺，干法刻蚀工艺的横向刻蚀速率大于纵向刻蚀速率。

根据本发明的一个方面，干法刻蚀工艺为横向干法刻蚀工艺。

根据本发明的一个方面，形成的内部凹槽的深度尺寸为l，2nm≤l≤8nm。