[发明专利]一种鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法

说明书

本发明提出一种鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法，包括下列步骤：形成STI结构后进行阱离子注入；在所述结构上沉积介电层材料；对所述介电层材料进行化学机械研磨处理后进行回刻并形成子介电层；在所述结构上沉积栅极介质层和多晶硅层；对所述结构进行化学机械研磨处理后进行栅极图形化，露出源漏极区域的鳍结构和子介电层；去除源漏极区域露出的子介电层；进行栅极结构后续工艺处理。本发明提出的鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法，通过在栅极下方形成子介电层，提升有效沟道的位置，避开阱离子注入的界面，提升FinFET器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法。

背景技术

随着小型化系统集成度的提高，金属氧化物半导体(MOS)器件尺寸急剧减小，器件的高集成度和超薄的栅极氧化层使得器件能够提供更好的性能，但由于器件沟道的缩短和栅极氧化层的变薄，制造的MOS器件将会带来一系列可靠性的问题。20纳米以下传统的器件已经不能满足摩尔定律的要求，鳍式场效晶体管FinFET装置一般包括具有高深宽比的半导体鳍片(fin)，鳍片通常包括横截面基本上为矩形的单晶半导体材料，鳍片的高度通常大于鳍片的宽度，以实现较高的每单位面积导通电流，同时在鳍片中形成晶体管的沟道及源极/漏极区。与常规的晶体管相比，FinFET具有更高的栅极宽长比，增加了栅极对沟道的控制，能够抑制短沟道效应并增加驱动电流，因此具有其更快的开关速度、较高的电流密度以及对短沟道效应的更佳抑制等优点，得到了越来越多的应用。

FinFET为立体结构，阱离子注入需要倾斜注入，导致鳍结构与STI交界处存在离子注入的界面，为器件带来弱点。现有结构无论多晶硅栅极还是金属栅极都无法避免离子注入的界面。

发明内容

本发明提出一种鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法，通过在栅极下方形成子介电层，提升有效沟道的位置，避开阱离子注入的界面，提升FinFET器件性能。

为了达到上述目的，本发明提出一种鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法，包括下列步骤：

形成STI结构后进行阱离子注入；

在所述结构上沉积介电层材料；

对所述介电层材料进行化学机械研磨处理后进行回刻并形成子介电层；

在所述结构上沉积栅极介质层和多晶硅层；

对所述结构进行化学机械研磨处理后进行栅极图形化，露出源漏极区域的鳍结构和子介电层；

去除源漏极区域露出的子介电层；

进行栅极结构后续工艺处理。

进一步的，所述介电层材料采用氧化层、氮化硅、无定形碳、氮化硼、氮氧化硅或氧化铪。

进一步的，所述子介电层的高度占鳍结构的高度小于20％。

进一步的，所述子介电层的高度占鳍结构的高度小于10％。

进一步的，所述子介电层为应力层。

进一步的，所述子介电层的应力500MPa或-500MPa。

进一步的，所述栅极图形化处理后保留源漏极区域露出的子介电层。

本发明提出的鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法，对STI结构进行阱离子注入，然后沉积介电层材料，CMP处理后进行回刻得到子介电层，通过在栅极下方形成子介电层，提升有效沟道的位置，避开阱离子注入的界面，提升FinFET器件性能。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的鳍式场效应晶体管栅极结构的形成方法流程图。