[发明专利]鳍式场效应晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。

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，位于所述半导体衬底10表面的介质层11，位于所述介质层11的凸出的鳍部14；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，所述栅极结构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的顶部表面以及两侧的侧壁表面与栅极结构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。

但随着半导体结构的进一步缩小，现有鳍部的三个表面都作为沟道区也不足以满足器件性能的要求。

更多关于鳍式场效应管的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晶体管及其形成方法，既能进一步提高沟道区的面积，提高源漏饱和电流，又能避免部分沟道区的电流过大导致器件过热。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供基底，在所述基底表面形成鳍部结构，至少在所述鳍部结构两侧的基底表面形成绝缘层；在所述鳍部结构顶部表面形成第一凹槽，所述第一凹槽侧壁的鳍部结构形成第一鳍部；在所述第一凹槽底部表面形成第二凹槽，所述第二凹槽侧壁的鳍部结构形成第二鳍部；将所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形；在所述鳍部结构表面形成栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部结构中形成源区和漏区。

可选的，将所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形的工艺为：利用热氧化工艺在所述鳍部结构表面形成氧化层，去除所述氧化层后，使得所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形。

可选的，将所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形的工艺为：采用包含氧气的干法刻蚀工艺对所述鳍部结构进行回刻蚀，利用所述氧气在鳍部结构表面形成氧化层后，利用刻蚀气体去除所述氧化层，使得所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形。

可选的，所述刻蚀气体为HBr、HF、HCl、Cl₂、F₂、Br₂其中一种或几种。

可选的，多次形成所述氧化层和去除所述氧化层，使得所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形。

可选的，将所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形的工艺为：利用等离子体刻蚀工艺对所述第一鳍部和第二鳍部的顶角进行等离子体轰击刻蚀，且所述等离子体轰击的方向与基底法线方向具有一定的角度，使得所述第一鳍部和第二鳍部的顶角被优先刻蚀，从而将所述第一鳍部和第二鳍部的顶角刻蚀成圆弧形。

可选的，将所述第一鳍部、第二鳍部的顶角变成圆弧形的工艺为：在所述鳍部结构表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层覆盖在所述第一鳍部和第二鳍部的表面；利用等离子体刻蚀工艺对所述第一鳍部和第二鳍部的顶角进行等离子体轰击刻蚀，且所述等离子体轰击的方向与基底法线方向具有一定的角度，使得所述第一鳍部和第二鳍部的顶角位置表面的第三掩膜层被优先刻蚀，直到暴露出所述第一鳍部和第二鳍部的顶角，并去除部分顶角，从而将所述第一鳍部和第二鳍部的顶角刻蚀成圆弧形。

可选的，将所述第一鳍部和第二鳍部的顶角刻蚀成圆弧形后，利用热氧化工艺在所述暴露出的第一鳍部和第二鳍部的顶角位置形成牺牲氧化层，然后去除所述牺牲氧化层，使得最终形成的顶角变得更为圆滑。

可选的，形成所述第一凹槽的具体工艺包括：在所述鳍部结构表面形成第一掩膜层，在所述第一掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出部分鳍部结构顶部表面，以所述第一掩膜层为掩膜，对所述鳍部结构顶部表面进行刻蚀，在所述鳍部结构顶部表面形成第一凹槽。