鳍式场效应晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及鳍式场效应晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，金属栅极工艺得到了广泛应用，来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，CriticalDimens1n)进一步下降时，即使采用金属栅极工艺，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。
[0003]鳍式场效应管(FinFET)是一种常见的多栅器件。FinFET中，栅极至少可以从两侧对沟道进行控制，比常规的MOS场效应管对沟道的控制能力强，能够很好的抑制短沟道效应。而且，FinFET与现有集成电路生产技术的兼容性良好。
[0004]图1?图4是现有技术的一种鳍式场效应管的形成方法的剖面结构示意图。具体包括:
[0005]参考图1，提供硅衬底100，在硅衬底100上形成图形化的光刻胶层101。
[0006]参考图2，以所述图形化的光刻胶层101为掩膜，采用各向异性干法刻蚀硅衬底100，在硅衬底100中形成至少两个凸起结构102’。接着，去除图形化的光刻胶层101。
[0007]参考图3，在所述硅衬底100和凸起结构102’的表面形成氧化硅层103’，氧化硅层103’顶面高于凸起结构102’的顶面。
[0008]参考图4，去除高于所述凸起结构102’的氧化硅层103’。接着，采用反应离子刻蚀或湿法腐蚀去除两个相邻凸起结构102’之间的部分厚度的氧化硅层103’，高于剩余氧化硅层103’表面的凸起结构102’为鳍式场效应晶体管的鳍部102，剩余的氧化硅层为鳍式场效应晶体管的隔离结构103。
[0009]采用现有技术的方法形成的鳍式场效应晶体管的性能不佳。
【发明内容】
[0010]本发明解决的问题是采用现有技术的方法形成的鳍式场效应晶体管的性能不佳。
[0011]为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括:
[0012]提供半导体衬底；
[0013]在所述半导体衬底中刻蚀形成至少两个分立的凸起结构；
[0014]采用第一气体处理所述凸起结构。
[0015]可选的，所述第一气体处理所述凸起结构的工艺条件包括:所述第一气体包括氯化氢气体和氢气，所述氯化氢气体的流量为20?200sccm，所述氢气的流量为I?50slm，所述第一气体处理温度为500?850°C，所述第一气体处理的时间为5?60s，所述第一气体处理的压强为0.5?lOOTorr。
[0016]可选的，所述第一气体处理凸起结构之后，还包括采用第二气体处理所述凸起结构。
[0017]可选的，所述第二气体处理所述凸起结构的工艺条件包括:所述第二气体包括氢气，所述第二气体的流量为2?50slm，所述第二气体处理温度为400?850°C，所述第二气体处理压强为0.5?700Torr。
[0018]可选的，所述第二气体处理所述凸起结构之后，还包括在所述第二气体处理后的凸起结构表面形成第一修复层。
[0019]可选的，所述第一修复层的厚度为5?50A。
[0020]可选的，所述第一修复层的材料与所述半导体衬底的材料相同。
[0021]可选的，所述第一修复层的材料为硅，所述第一修复层的形成方法为选择性外延生长。
[0022]可选的，所述第一修复层的形成方法具体包括:所述选择性外延生长的温度为400?700°C，所述选择性外延生长的硅源气体包括SiH4、SiH2Cl2或Si2H6。
[0023]可选的，所述选择性外延生长还包括载气，所述载气包括氢气或氯化氢中一种或两种。
[0024]可选的，形成至少两个分立的凸起结构的步骤之后，采用第一气体处理所述凸起结构之前，还包括下列步骤:
[0025]在相邻的两个分立的凸起结构之间形成第一介质层，且所述第一介质层低于所述凸起结构，所述高于第一介质层表面的凸起结构为鳍式场效应晶体管的鳍部；
[0026]其中，采用第一气体处理所述凸起结构为采用第一气体处理所述鳍部。
[0027]可选的，在所述第二气体处理后的凸起结构表面形成第一修复层的步骤之后，还包括下列步骤:
[0028]在相邻的两个分立的凸起结构之间形成第一介质层，且所述第一介质层低于所述凸起结构，所述高于第一介质层表面的凸起结构为鳍式场效应晶体管的鳍部。
[0029]可选的，所述在相邻的两个分立的凸起结构之间形成第一介质层，且所述第一介质层低于所述凸起结构的形成方法包括:
[0030]去除高于所述凸起结构的第一介质层；
[0031]去除两个相邻凸起结构之间的部分厚度的第一介质层，且鳍部高于剩余第一介质层。
[0032]可选的，去除两个相邻凸起结构之间的部分厚度的第一介质层的步骤之后，还包括采用第一气体处理鳍部表面。
[0033]可选的，采用第一气体处理鳍部表面之后还包括采用第二气体处理鳍部表面。
[0034]可选的，所述第二气体处理所述鳍部之后，还包括在所述第二气体处理后的鳍部表面形成第二修复层，所述第二修复层的材料与第一修复层的材料、厚度相同。
[0035]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0036]在半导体衬底中刻蚀形成至少两个分立的凸起结构后，凸起结构表面粗糙度很大，也就是说凸起结构表面凹凸不平。其中，凸起结构的表面微观突出部分的晶向主要为晶向{111}和晶向{311}。第一气体在晶向{111}和晶向{311}方向刻蚀的速度快，在其他方向刻蚀的速度慢，因此，第一气体可以选择性的去除凸起结构表面晶向为晶向{111}和晶向{311}的微观突出部分，直至凸起结构的表面相平，第一气体处理凸起结构的反应结束。因此，采用第一气体处理凸起结构后，凸起结构表面会变平整，粗糙度明显减小，从而可以提闻电子和空穴在轄部的迁移率，进而提闻后续形成的轄式场效应晶体管的性能。
【附图说明】
[0037]图1?图4是现有技术的一种鳍式场效应管的形成方法的剖面结构示意图；
[0038]图5?图12是本发明具体实施例中的鳍式场效应晶体管的形成方法的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]经过发现和分析，采用现有技术的方法形成的鳍式场效应晶体管的性能不佳的原因如下:
[0040]参考图2，采用各向异性等离子体干法刻蚀的方法形成至少两个凸起结构，所述各向异性干法刻蚀在垂直方向的刻蚀速度大于在水平方向的刻蚀速度。然而水平方向的刻蚀会使凸起结构102’的侧壁的粗糙度很大，也就是说凸起结构102’表面凹凸不平。其中，凸起结构的102’表面的微观突出部分的晶向主要为晶向{111}和晶向{311}。粗糙度大的凸起结构102’侧壁会使后续形成的鳍部侧壁的粗糙度大，从而影响电子和空穴在鳍部的迁移率，进而影响后续形成的鳍式场效应晶体管的性能。
[0041]参考图3和图4，采用反应离子刻蚀或湿法腐蚀去除两个相邻凸起结构102’之间的部分厚度的氧化硅层103’时，由于氧化硅层103’与硅衬底100的刻蚀选择比低，在反应离子刻蚀或湿法腐蚀的过程中，会对后续形成的鳍部102表面造成损伤，从而使后续形成的鳍部102表面进一步粗糙，因此，进一步影响电子和空穴在鳍部102的迁移率，进而进一步影响后续形成的鳍式场效应晶体管的性能。
[0042]为此，本发明提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，采用本发明的方法能够提高鳍式场效应晶体管的性能。
[0043]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0044]参考图5和图6，提供半导体衬底200，在所述半导体衬底200中形成至少两个分立的凸起结构204’。
[0045]本实施例中，半导体衬底200是硅衬底。其他实施例中，半导体衬底也可以为锗硅衬底、II1- V族元素化合物衬底、碳化硅衬底或其叠层结构，或金刚石衬底，或本领域技术人员公知的其他半导体材料衬底。
[0046]本实施例中，半导体衬底200上还形成有垫氧层201，在垫氧层201上形成阻挡层202。阻挡层202在后续的化学机械研磨操作中作为研磨阻挡层，防止对后续形成的第一介质层进行过研磨。阻挡层202的材料为氮化硅，形成方法为化学气相沉积。垫氧层201的作用是为了防止阻挡层202和半导体衬底200之间由于热膨胀系数不同而产生的应力破坏。垫氧层201的材料为氧化硅，形成方法为化学气相沉积。
[0047]其他实施例中，在半导体衬底上也可以不形成垫氧层和阻挡层，也属于本发明的保护范围。
[0048]本实施例中，形成阻挡层202后，在阻挡层202的表面形成图案化的掩膜层203，以图案化的掩膜层203为掩膜，依次对阻挡层202、垫氧层201和半导体衬底200进行各向异性等离子体干法刻蚀，在半导体衬底200中形成至少两个分立的凸起结构204’。
[0049]本实施例中，掩膜层203由下至上依次包括:图形膜层(图未示)、介质层抗反射层(Dielectric Ant1-Reflec