鳍式场效应管的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断 减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度 的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加 MOSFET场效应管的开关速度等好处。
[0003] 然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一 来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断（pinch off)沟道的难度也越来越大，使得 亚阈值漏电（subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应（SCE :short_channel effects)更容易发生。
[0004] 因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面 MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管（FinFET)。 FinFET中，栅极至少可以从两侧对超薄体（鳍部）进行控制，具有比平面MOSFET器件强得 多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有 更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。
[0005] 随着半导体技术的不断发展，载流子迁移率增强技术获得了广泛的研究和应用， 提高沟道区的载流子迁移率能够增大鳍式场效应管的驱动电流，提高鳍式场效应管的性 能。
[0006] 现有半导体器件制作工艺中，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鳍式场效应管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鳍式场效应管中的电子，PMOS鳍式场效应管中的空穴）迁移 率，进而提1?驱动电流，以极大地提1?鑛式场效应管的性能。
[0007] 然而，现有技术形成的应力层质量差，导致鳍式场效应管的电学性能低下。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，提高形成的鳍式场效应 管的性能。
[0009] 为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，所 述衬底表面形成有若干分立的鳍部；在所述衬底表面形成隔离层，所述隔离层顶部低于所 述鳍部顶部且覆盖于鳍部的部分侧壁表面；形成覆盖于所述隔离层表面、鳍部的顶部和侧 壁表面的阻挡层；采用氧化处理，将部分厚度的阻挡层转化为钝化层；回刻蚀所述钝化层， 形成覆盖于鳍部侧壁表面的阻挡层表面的钝化侧墙；以所述钝化侧墙为掩膜，采用湿法刻 蚀工艺刻蚀去除位于鳍部顶部表面的阻挡层，且保留位于鳍部侧壁表面的阻挡层作为阻挡 侧墙。
[0010] 可选的，同一刻蚀工艺对阻挡层的刻蚀速率与对钝化层的刻蚀速率不同。 toon] 可选的，所述阻挡层的材料为氮化硅。
[0012] 可选的，所述钝化层的材料为氮氧化硅或氧化硅
[0013] 可选的，在所述氧化处理后，剩余的阻挡层内的氮原子浓度大于氧化处理前阻挡 层内的氮原子浓度。
[0014] 可选的，所述阻挡层的材料为氮氧化硅。
[0015] 可选的，所述钝化层的材料为氧化硅。
[0016] 可选的，在所述氧化处理后，剩余的阻挡层内的氮原子浓度大于氧化处理前阻挡 层内的氮原子浓度。
[0017] 可选的，所述氧化处理的工艺包括：原位现场水汽生成氧化法或氧等离子体注入 氧化法。
[0018] 可选的，所述原位现场水汽生成氧化法的工艺参数为：反应气体包括H2，反应气体 还包括〇2或N 2O, H2流量为IOsccm至lOOOsccm，O2或N2O流量为20sccm至2000sccm，沉积 腔室压强为0. 1托至20托，沉积腔室温度为450度至1100度。
[0019] 可选的，回刻蚀所述钝化侧墙的工艺参数为：刻蚀腔室的等离子体源输出功率为 200瓦至2000瓦，衬底温度为20度至80度，刻蚀腔室压强为5毫托至50毫托，刻蚀气体包 括含氟气体或氯气，并且向刻蚀腔室内通入氖气或氩气作为保护气体，刻蚀气体和保护气 体的流量之和为40sccm至80sccm。
[0020] 可选的，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀溶液为氢氧化铵与过氧化氢的水溶液、硫酸与 过氧化氢的水溶液或磷酸溶液。
[0021] 可选的，所述阻挡层的厚度为2〇A至2()0人。
[0022] 可选的，所述钝化层的厚度为5人至50人。
[0023] 可选的，在刻蚀去除位于鳍部顶部表面的阻挡层后，还包括步骤：去除所述钝化侧 墙；在所述鑛部顶部表面形成应力层。
[0024] 可选的，采用湿法刻蚀工艺去除所述钝化侧墙。
[0025] 可选的，采用选择性外延工艺形成所述应力层。
[0026] 可选的，所述应力层的材料为SiGe、SiGeB、SiC或SiCP。
[0027] 可选的，在刻蚀去除位于鳍部顶部表面的阻挡层后，还包括步骤：去除所述钝化侧 墙；对所述暴露出的鳍部顶部表面进行刻蚀，在相邻阻挡侧墙之间形成凹槽；在所述凹槽 内形成应力层。
[0028] 可选的，在形成所述阻挡层之前，在所述隔离层表面形成横跨至少一个所述鳍部 的栅极结构，且所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面；形成所述阻挡层，所述 阻挡层覆盖于鳍部顶部和侧壁表面、隔离层表面以及栅极结构顶部和侧壁表面。
[0029] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0030] 本发明的技术方案中，在鳍部的顶部表面和侧壁表面形成阻挡层后，采用氧化处 理将部分厚度的阻挡层转化为钝化层；回刻蚀所述钝化层，形成覆盖于鳍部侧壁表面的阻 挡层表面的钝化侧墙；然后以所述钝化侧墙为掩膜，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除位于鳍部 顶部表面的阻挡层，保留位于鳍部侧壁表面的阻挡层作为阻挡侧墙。由于鳍部的侧壁表面 具有阻挡侧墙对其起到保护作用，鳍部顶部表面的阻挡层只能从鳍部顶部往下刻蚀，直至 暴露出鳍部的顶部表面。并且，在湿法刻蚀工艺过程中，位于鳍部顶部表面的阻挡层充分接 触刻蚀溶液，且钝化侧墙对所述阻挡层接触刻蚀溶液的能力无影响，因此所述湿法刻蚀工 艺对阻挡层的刻蚀速率均匀。同时，由于湿法刻蚀工艺具有较高的选择性，对鳍部顶部表面 的刻蚀损伤小，使得暴露出的鳍部顶部表面平坦，有利于后续在所述鳍部顶部表面形成高 质量的应力层，提高鳍式场效应管的电学性能。
[0031] 同时，本发明采用氧化处理将部分厚度的阻挡层转化为钝化层，使得阻挡层与钝 化层之间的界面性能优良，防止阻挡层和钝化层之间出现孔洞；因此在钝化层的基础上形 成的钝化侧墙与阻挡层之间也将紧密接触，防止钝化侧墙与阻挡层的界面处出现孔洞；当 以钝化侧墙为掩膜刻蚀位于鳍部顶部表面的阻挡层时，避免刻蚀液体通过所述孔洞与位于 鳍部侧壁表面的阻挡层接触，防止对鳍部侧壁表面的阻挡层造成刻蚀，从而防止鳍部侧壁 表面被暴露出来，进而防止后续在所述暴露出的鳍部侧壁表面进行应力层的生长，提高鳍 式场效应管的电学性能。
[0032] 进一步，所述阻挡层的材料中含有氮原子，例如阻挡层的材料为氮化硅或氮氧化 硅，在对部分厚度的阻挡层进行氧化处理时，由于硅原子与氧原子之间比硅原子与氮原子 之间更容易结合，因此部分厚度的阻挡层内氮硅键断裂形成游离的氮原子，且断裂的硅键 与硅原子重组形成硅氧键；所述游离的氮原子在硅氧键的排挤下扩散至未形成有硅氧键的 阻挡层内；也就是说，本发明在氧化处理后，剩余阻挡层内氮原子浓度高于氧化处理前氮原 子浓度。由于剩余阻挡层内氮原子浓度较高，当采用无掩模刻蚀工艺刻蚀所述钝化层时，所 述刻蚀工艺对剩余阻挡层的刻蚀速率非常低，所述刻蚀工艺完成后，位于鳍部顶部表面的 阻挡层未受到刻蚀损伤，所述鳍部顶部表面的阻挡层厚度均匀。采用湿法刻蚀工艺刻蚀去 除位于鳍部顶部表面的阻挡层时，由于阻挡层厚度均匀，因此位于鳍部顶部表面的阻挡层 在同一时刻被完全刻蚀去除，从而进一步防止对鳍部顶部表面造成刻蚀损伤，进一步提高 鳍部顶部表面质量，进一步提高鳍式场效应管的电学性能。
[0033] 进一步，若所述阻挡层的厚度过厚，则在形成阻挡层时容易导致相邻鳍部之间的 顶部区域发生闭合，影响形成的阻挡层的质量；若阻挡层的厚度过薄，后续氧化处理的工艺 难度增加，且容易造成剩余阻挡层的厚度相应过薄，难以起到保护鳍部侧壁的作用。为此， 所述阻挡层的厚度为20人至.200人,既能保证形成的阻挡层的质量较高，又能保证在形成 钝化层后，位于鳍部侧壁的阻挡层仍具有较强的保护作用。
[0034] 更进一步，本发明中钝化层的厚度为50埃至50埃。若钝化层的厚度过厚，则剩余 阻挡层的厚度过薄，位于鳍部侧壁表面的剩余阻挡层起到的保护作用小，且氧化处理的工 艺难度较大；若钝化层的厚度过薄，后续形成的钝化侧墙对位于鳍部侧壁表面的剩余阻挡 层的保护作用过小，后续在刻蚀去除位于鳍部顶部表面的剩余阻挡层时，所述刻蚀工艺容 易刻蚀去除钝化侧墙，从而对位于鳍部侧壁表面的剩余阻挡层造成刻蚀，导致在形成应力 层之前，鳍部的侧壁表面被暴露出来。
【附图说明】
[0035] 图1至图2为一实施例提供的鳍式场效应管的剖面结构示意图；
[0036] 图3至图12为本发明另一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 由【背景技术】可知，现有技术形成的应力层的质量较差，导致鳍式场效应管的性能 低下。
[0038] 请参考图1，在一个实施例中，提供具有鳍部101的衬底100,在相邻鳍部101之间 的衬底100表面形成隔离层102,所述隔离层102覆盖于鳍部101的部分侧壁表面，且所述 隔离层102顶部表面低于鳍部101顶部表面；形成覆盖于隔离层102表面、鳍部101侧壁和 顶部表面的阻挡层103。
[0039] 请参考图2,采用无掩模刻蚀工艺，刻蚀去除位于鳍部101顶部表面以及隔离层 102表面的阻挡层103 (请参考图1)，形成位