具有双栅极的鳍式场效应晶体管及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种具有双栅极的鳍式场效应晶体管及其制造方法。

背景技术：

对于鳍式场效应晶体管(FinFET，也称为鳍型场效应晶体管)，一方面，由于离子注入工艺很难在鳍的垂直方向上分布均匀，使得鳍的上下部分存在差异。另一方面，鳍的有效沟道底部漏电较高。这就需要优化栅极结构来提升器件性能。

已经有人提出双栅极(dual gate，double gate)结构，通过调节控制栅来有效改变驱动栅极的阈值电压，提高器件性能。

但是，目前还没有提出一种较好的能够有效降低鳍有效沟道底部的漏电的具有双栅极的鳍式场效应晶体管以及相应的双栅极鳍式场效应晶体管制造方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效降低鳍有效沟道底部的漏电的具有双栅极的鳍式场效应晶体管及其制造方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法，包括：

第一步骤：利用硬质掩膜在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且研磨氧化硅层直到露出硬质掩膜；

第二步骤：继续研磨氧化硅层直到露出鳍结构的一部分侧壁；

第三步骤：在暴露的鳍结构的侧壁部分上形成第一栅极介电层；

第四步骤：在衬底上沉积第一栅极材料层；

第五步骤：在衬底上沉积牺牲氧化硅层，并且研磨牺牲氧化硅层直到露出第一栅极材料层；

第六步骤：对第一栅极材料层进行回蚀以去除超出牺牲氧化硅层底部的第一栅极材料层部分；

第七步骤：去除牺牲氧化硅层；

第八步骤：在暴露的鳍结构的侧壁部分上以及第一栅极材料层表面形成第二栅极介电层；

第九步骤：在衬底上沉积第二栅极材料层；

第十步骤：对第一栅极材料层和第二栅极材料层进行图案化以得到第一栅极和第二栅极。

优选地，在第六步骤中，在对第一栅极材料层进行回蚀以去除超出牺牲氧化硅层底部的第一栅极材料层部分之后，去除鳍结构顶部的硬质掩膜。

优选地，第一栅极材料层的材料和第二栅极材料层的材料相同。

优选地，第一栅极材料层的材料和第二栅极材料层的材料是多晶硅或者多晶硅与金属的组合。

优选地，第一栅极材料层的厚度小于鳍结构的高度的1/3。

优选地，第一栅极材料层仅仅形成在鳍结构的一侧。

优选地，第一栅极介电层的材料和第二栅极介电层的材料相同。

优选地，第一栅极介电层的材料和第二栅极介电层的材料是氮氧化硅或者氮氧化硅与高介电常数材料的组合。

优选地，第一栅极介电层的材料和第二栅极介电层的材料相同，而且第一栅极介电层的厚度和第二栅极介电层的厚度不同。

为了实现上述技术目的，根据本发明，还提供了一种采用上述具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法制成的鳍式场效应晶体管。

本发明在鳍上下部分各形成一个栅极，两个栅极可以分别施加不同的电压，甚至是作为控制栅，可以降低有效沟道的漏电。在本发明中，上下排列的双栅极可以对鳍施加不同电压以满足器件要求；进一步，下栅极可以作为控制栅来调节上栅极的工作电压以及降低鳍有效沟道底部的漏电。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第一步骤。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第二步骤。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第三步骤。

图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第四步骤。

图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第五步骤。

图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第六步骤。

图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第七步骤。

图8示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第八步骤。

图9示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第九步骤。

图10示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的第十步骤。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

图1至图10示意性地示出了根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法的各个步骤。

如图1至图10所示，根据本发明优选实施例的具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法包括：

第一步骤：利用硬质掩膜300在衬底100上形成鳍结构101，并且在衬底100上沉积氧化硅层200并且研磨氧化硅层200直到露出硬质掩膜300；

其中，鳍结构顶部的硬质掩膜作为保护层。鳍结构的材料可以选用氮化硅，但不限于氮化硅。

其中，衬底100一般是硅衬底。

第二步骤：继续研磨氧化硅层200直到露出鳍结构101的一部分侧壁；

第三步骤：在暴露的鳍结构101的侧壁部分上形成第一栅极介电层10；

第四步骤：在衬底100上沉积第一栅极材料层20；

第五步骤：在衬底100上沉积牺牲氧化硅层400，并且研磨牺牲氧化硅层400直到露出第一栅极材料层20；

第六步骤：对第一栅极材料层20进行回蚀以去除超出牺牲氧化硅层400底部的第一栅极材料层部分；

第七步骤：去除牺牲氧化硅层400；

第八步骤：在暴露的鳍结构101的侧壁部分上以及第一栅极材料层20表面形成第二栅极介电层30；

第九步骤：在衬底100上沉积第二栅极材料层40；

第十步骤：对第一栅极材料层20和第二栅极材料层40进行图案化以得到第一栅极21和第二栅极41。

优选地，第一栅极材料层20的材料和第二栅极材料层40的材料相同。当然，第一栅极材料层20的材料和第二栅极材料层40的材料也可以不同。

例如，第一栅极材料层20的材料和第二栅极材料层40的材料是多晶硅或者多晶硅与金属的组合。

优选地，第一栅极材料层20的厚度小于鳍结构101的高度的1/3。而且，优选地，第一栅极材料层20仅仅形成在鳍结构101的一侧。

实际上，第一栅极材料层20的厚度和第二栅极材料层40的厚度的比例可以任意调节。而且，第一栅极21和第二栅极41上施加的电压可以相同或者不同，根据应用确定。

优选地，第一栅极介电层10的材料和第二栅极介电层30的材料相同。当然，第一栅极介电层10的材料和第二栅极介电层30的材料也可以不同。例如，第一栅极介电层10的材料和第二栅极介电层30的材料是氮氧化硅或者氮氧化硅与高介电常数材料的组合。

而且，优选地，在第一栅极介电层10的材料和第二栅极介电层30的材料相同时，第一栅极介电层10的厚度和第二栅极介电层30的厚度不同，以便于调节阈值电压。

在替换实施例中，在第六步骤中，在对第一栅极材料层20进行回蚀以去除超出牺牲氧化硅层400底部的第一栅极材料层部分之后，去除鳍结构顶部的硬质掩膜300。

相应地，在本发明的另一优选实施例中，还提供了一种采用上述具有双栅极的鳍式场效应晶体管的制造方法制成的鳍式场效应晶体管。

本发明在鳍上下部分各形成一个栅极，两个栅极可以分别施加不同的电压，甚至是作为控制栅，可以降低有效沟道的漏电。

在本发明中，上下排列的双栅极可以对鳍施加不同电压以满足器件要求；进一步，下栅极可以作为控制栅来调节上栅极的工作电压以及降低鳍有效沟道底部的漏电。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。