[发明专利]鳍式场效应管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种鳍式场效应管的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。

然而随着工艺节点的进一步减小，现有技术的鳍式场效应晶体管的器件性能存在问题。

更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，形成的鳍式场效应管的性能稳定。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有多个鳍部；

形成位于所述鳍部的顶部和侧壁的介质层；

采用化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成金属层，所述金属层位于所述介质层表面、且填充满相邻鳍部间的区域。

可选地，所述化学气相沉积工艺为还原金属氯化物的化学气相沉积工艺或选择性化学气相沉积工艺。

可选地，所述还原金属氯化物的化学气相沉积工艺的步骤包括：提供金属板，放置所述金属板于待形成金属层处的上方；等离子态的氯气与所述金属板发生反应，形成气态的金属氯化物；所述气态的金属氯化物中的金属与介质层表面的材料相结合，形成中间层；所述气态的金属氯化物与所述中间层反应，形成金属层。

可选地，形成所述等离子态的氯气的工艺参数包括：频率为2-4MHz，功率为200-500W，压力为0.01-0.1Torr，Cl₂的流量为500-2000sccm。

可选地，所述等离子态的氯气与所述金属板发生反应、以及所述气态的金属氯化物与所述中间层反应的工艺参数包括：温度为200-350℃，压力为0.01-0.1Torr。

可选地，还包括：通入惰性气体作为等离子态的氯气的载体。

可选地，所述惰性气态为Ar、He或N₂。

可选地，采用原子层沉积工艺形成金属层时采用的反应物包括：金属卤化物和硅源气体。

可选地，所述金属卤化物为金属氟化物。

可选地，所述硅源气体为SiH₄或Si₂H₆。

可选地，所述原子层沉积的温度范围为170-325℃。

可选地，所述金属层的材料为W、Al、Cu、Ag或TiAl。

可选地，所述金属层为栅电极层和/或功能层。

可选地，所述功能层为多层堆叠的金属结构。

可选地，当所述金属层的材料为W时，采用原子层沉积工艺形成金属层时采用的反应物为：WF₆和SiH₄、或者WF₆和Si₂H₆。

可选地，还包括：形成横跨所述鳍部的顶部和侧壁的伪栅极结构；形成覆盖所述绝缘层、且与所述伪栅极结构齐平的隔离层；去除所述伪栅极结构，形成暴露出鳍部的顶部、部分侧壁、以及绝缘层表面的开口，所述介质层形成在所述开口内。

可选地，在形成金属层后，平坦化所述金属层和介质层，暴露出所述隔离层表面。

可选地，平坦化所述金属层和介质层的工艺为化学机械抛光或刻蚀工艺。

可选地，在形成介质层后，平坦化所述介质层，暴露出隔离层表面，然后采用选择性化学气相沉积工艺形成所述金属层。