鳍式场效应晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]M0S晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。但当半导体技术进入45纳米以下节点时，传统的平面式M0S晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括具有高深宽比的半导体鳍部、覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构、位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区，鳍式场效应晶体管的栅极结构可以从顶部和两侧对鳍部进行控制，具有比平面M0S晶体管强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应。
[0003]另外，由于应力可以改变硅材料的能隙和载流子迁移率，因此通过应力来提高半导体器件的性能成为越来越常用的手段。具体地，通过适当控制应力，可以提高载流子(NM0S器件中的电子，PM0S器件中的空穴)迁移率，进而提高驱动电流，以此极大地提高半导体器件的性能。为了使得鳍式场效应晶体管具有更好的性能，应力技术也应用到鳍式场效应晶体管中。
[0004]现有技术中具有应力源/漏区的鳍式场效应晶体管，包括:半导体衬底；位于所述半导体衬底上的凸起的鳍部；覆盖部分所述鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；位于栅极结构两侧的鳍部内的凹槽；填充满凹槽的应力源/漏区。所述应力源/漏区通常用于在所述鳍式场效应晶体管的沟道区域引入应力，提高载流子迁移率。
[0005]所述应力源/漏区的材料为碳化硅或锗化硅，所述应力源/漏区采用选择性外延工艺形成。
[0006]但是现有技术的应力源/漏区的性能仍有待提高。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是怎样提高形成的应力源/漏区的性能。
[0008]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:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有鳍部；形成横跨覆盖所述鳍部的侧壁和顶部部分表面的栅极结构；形成覆盖所述鳍部的侧壁和顶部表面以及栅极结构侧壁和顶部表面的刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成掩膜层，所述掩膜层中具有第一开口，所述第一开口暴露出栅极结构两侧的鳍部表面的刻蚀停止层；沿第一开口刻蚀所述刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层中形成暴露出鳍部顶部表面的第二开口，所述第二开口底部暴露的鳍部中残留有刻蚀过程中进入的杂质元素；对第二开口底部暴露的鳍部进行第一去杂质元素处理，去除第二开口暴露的鳍部中残留的杂质元素；沿第二开口回刻蚀去除部分鳍部，在鳍部中形成凹槽；形成填充满凹槽中的应力源/漏区。
[0009]可选的，刻蚀所述刻蚀停止层采用等离子体刻蚀工艺。
[0010]可选的，所述等离子体刻蚀采用的刻蚀气体为CH3F、02和Ar。
[0011]可选的，所述等离子刻蚀采用脉冲式等离子刻蚀，CH3F的流量为10?200sccm，02的流量10?500SCCm，Ar的流量为10?200sCCm，偏置功率源以脉冲的方式输出偏置功率，射频功率源以脉冲的方式输出射频功率，偏置功率源和射频功率源的频率为10Hz?50KHz,占空比为10%?80%。
[0012]可选的，所述杂质元素为碳元素和氟元素。
[0013]可选的，所述第一去杂质元素处理为等离子体处理。
[0014]可选的，所述等离子体处理采用的气体为氏和队，!12流量为10?200sCCm，N2流量为50?lOOOsccm，处理温度为0?100°C，源功率为100?1000W，偏置功率为0?300W，时间为10?600S等离子体处理。
[0015]可选的，回刻蚀所述鳍部采用等离子刻蚀工艺，等离子刻蚀工艺采用的刻蚀气体为 HBr、02 和 NF3。
[0016]可选的，在回刻蚀去除部分鳍部，在鳍部中形成凹槽后，还包括，对凹槽暴露的鳍部进行第二去杂质处理。
[0017]可选的，所述第二去杂质元素处理为等离子体处理。
[0018]可选的，所述等离子体处理采用的气体为氏和队，!12流量为10?200sCCm，N2流量为50?lOOOsccm，处理温度为0?100°C，源功率为100?1000W，偏置功率为0?300W，时间为10?600S等离子体处理。
[0019]可选的，所述刻蚀停止层的材料为氮化硅或氮氧化硅。
[0020]可选的，在形成栅极结构后，在所述栅极结构的两侧侧壁表面形成第一侧墙，在所述鳍部的两侧侧壁表面形成第二侧墙。
[0021]可选的，以所述第一侧墙和栅极结构为掩膜，在栅极结构和第一侧墙两侧的鳍部内形成浅掺杂区。
[0022]可选的，所述掩膜层包括:填充层、位于填充层上的介电抗反射涂层、位于介电抗反射涂层上的有机抗反射图层、位于有机抗反射涂层上的光刻胶层。
[0023]可选的，介电抗反射涂层材料为含氮的化合物。
[0024]可选的，所述应力源/漏区的材料为锗化硅或碳化硅。
[0025]可选的，所述应力源/漏区的形成工艺为原位掺杂选择性外延工艺。
[0026]可选的，所述鳍式场效应晶体管为N型的鳍式场效应晶体管或P型的鳍式场效应晶体管。
[0027]可选的，所述栅极结构包括栅介质层和位于栅介质层上的栅电极。
[0028]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0029]本发明的鳍式场效应晶体管的形成方法，沿第一开口刻蚀所述刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层中形成暴露出鳍部表面的第二开口之后；对第二开口底部暴露的鳍部进行第一去杂质元素处理，去除第二开口暴露的鳍部中残留的杂质元素，从而刻蚀鳍部形成凹槽时，防止鳍部中残留的杂质元素(比如碳元素和氟元素)浓度不均等因素对刻蚀速率的影响，从而使形成的凹槽侧壁和底部表面的平整度较高，另外可以防止形成的凹槽底部的鳍部内残留的碳离子和氟离子引入缺陷，保证了应力层的生长环境，减少形成的应力源/漏区中产生缺陷。
[0030]进一步，刻蚀所述刻蚀停止层的等离子体刻蚀工艺为脉冲式等离子刻蚀，脉冲式等离子刻蚀采用的刻蚀气体为CH3F、02和Ar，CH3F的流量为10?200sccm，02的流量10?500sccm, Ar的流量为10?200sCCm，偏置功率源以脉冲的方式输出偏置功率，射频功率源以脉冲的方式输出射频功率，偏置功率源和射频功率源的频率为10Hz?50KHz，占空比为10%?80%，采用脉冲式等离子刻蚀可以很好的控制形成的等离子的密度和能量，在完成对刻蚀停止层的刻蚀时，尽快减少鳍部中残留的杂质元素。
[0031]进一步，所述第一去杂质元素处理为等离子体处理，所述等离子体处理采用的气体为h2和n2，等离子体处理时，形成的含氢和含氮的等离子体活性增强，更利于去除鳍部中的杂质元素，含氢等离子体具有较强的还原性，而鳍部中残留的氟元素则具有氧化性，氢离子进入到鳍部中，与鳍部中残留的氟元素结合，形成碳氟化合物排出鳍部，而含氮等离子体则容易与碳元素结合，形成碳氮化合物排布鳍部，从而在后续刻蚀鳍部形成凹槽时，防止鳍部中残留的碳元素和氟元素浓度不均等因素对刻蚀速率的影响，从而使得形成的凹槽侧壁和底部表面的平整度较高，另外防止形成的凹槽底部的鳍部内残留的碳离子和氟离子引入缺陷，保证了应力层的生长环境，减少形成的应力源/漏区中产生缺陷。
【附图说明】
[0032]图1为一实施例鳍式场效应晶体管形成方法的流程示意图；
[0033]图2?图11为本发明实施例鳍式场效应晶体管形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]如【背景技术】所言，现有技