鳍式场效应晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鶴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，工艺节点逐渐减小，后栅（gate-last)工艺得 到了广泛应用，W获得理想的阔值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降 时，即使采用后栅工艺，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，鶴 式场效应晶体管（Fin FET)作为一种多栅器件得到了广泛的关注。鶴式场效应晶体管能够 有效改善晶体管的短沟道效应，提高器件的性能。
[0003] 图1为现有技术的一种鶴式场效应晶体管的立体结构示意图。
[0004] 如图1所示，包括：半导体衬底10,所述半导体衬底10上形成有凸出的鶴部11，鶴 部11 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层12,覆盖所述半导体衬底10的表 面W及鶴部11的侧壁的一部分；栅极结构13,横跨在所述鶴部11上，覆盖所述鶴部11的部 分顶部和侧壁，栅极结构13包括栅介质层（图中未示出）和位于栅介质层上的栅电极（图 中未示出）。对于鶴式场效应晶体管，鶴部11的顶部W及两侧的侧壁与栅极结构13相接触 的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。
[0005] 现有技术形成的鶴式场效应晶体管的栅极结构两侧的鶴部尺寸往往小于被栅极 结构13覆盖部分的鶴部尺寸，导致所述栅极结构两侧的鶴部的电阻增加，影响形成的鶴式 场效应晶体管的性能。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是提供一种鶴式场效应晶体管的形成方法，提高形成的鶴式场 效应晶体管的性能。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种鶴式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导 体衬底，所述半导体衬底表面具有鶴部W及隔离层，所述隔离层的表面低于鶴部的顶部表 面且覆盖半导体衬底表面W及部分鶴部的侧壁；在所述隔离层表面W及鶴部表面形成栅介 质材料层和位于所述栅介质材料层表面的栅极材料层；刻蚀所述栅介质材料层和栅极材料 层形成横跨鶴部的栅极结构，同时使栅极结构两侧的鶴部尺寸缩小，所述栅极结构包括栅 介质层和栅极，所述栅极结构覆盖鶴部的侧壁及顶部；在所述栅极结构两侧的鶴部表面形 成第一半导体外延层；在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙；在所述栅极结构两侧的鶴部内 形成源极和漏极。
[0008] 可选的，所述第一半导体外延层的材料为娃。
[0009] 可选的，采用原子层沉积工艺形成所述第一半导体外延层。
[0010] 可选的，所述第一半导体外延层的厚度为20 A W下。
[0011] 可选的，所述侧墙包括位于栅极结构侧壁表面的第一侧墙和位于所述第一侧墙表 面的第二侧墙。
[0012] 可选的，形成所述第一侧墙的方法包括；在所述第一半导体外延层、隔离层表面 W及栅极结构表面形成第一侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀所述第一侧墙材料层， 去除位于第一半导体外延层表面、隔离层表面W及栅极结构顶部表面的部分第一侧墙材料 层，形成位于栅极结构侧壁表面的第一侧墙。
[0013] 可选的，形成所述第一侧墙之后，进行第一湿法清洗。
[0014] 可选的，还包括：进行第一湿法清洗之后，在所述第一半导体外延层表面形成第二 半导体外延层。
[0015] 可选的，所述第二侧墙的形成方法包括；在所述第二半导体外延层、第一侧墙、隔 离层W及栅极结构的顶部表面形成第二侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀所述第二侧 墙材料层，去除位于第二半导体外延层表面、隔离层表面W及栅极结构顶部表面的部分第 二侧墙材料层，形成位于第一侧墙表面的第二侧墙。
[0016] 可选的，所述第一侧墙材料层的材料为氮化娃，第二侧墙材料层的材料包括；氧化 娃层和位于氧化娃层表面的氮化娃层。
[0017] 可选的，形成所述第二侧墙之后，进行第二湿法清洗。
[0018] 可选的，还包括：进行第二湿法清洗之后，在所述第二半导体外延层表面形成第H 半导体外延层。
[0019] 可选的，所述第二半导体外延层和第H半导体外延层的材料为娃。
[0020] 可选的，采用原子层沉积工艺形成所述第二半导体外延层和第H半导体外延层。
[0021] 可选的，所述第二半导体外延层的厚度为20 A W下，所述第H半导体外延层的厚 度为20 A W下。
[0022] 可选的，所述第一半导体外延层的表面与栅极结构下方的鶴部顶部表面齐平。
[0023] 可选的，在形成所述第二半导体外延层之后，对栅极结构W及第一侧墙两侧的第 二半导体外延层、第一半导体外延层和鶴部进行轻渗杂离子注入。
[0024] 可选的，所述源极和漏极的形成方法包括；在形成所述第H半导体外延层之后，对 栅极结构W及第一侧墙、第二侧墙两侧的第H半导体外延层、第二半导体外延层、第一半导 体外延层和鶴部进行源漏离子注入。
[0025] 可选的，所述栅极材料层的材料为娃氧焼聚合物。
[0026] 可选的，采用旋涂工艺形成所述栅极材料层。
[0027] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0028] 本发明的技术方案中，所述半导体衬底表面具有鶴部W及隔离层，所述隔离层的 表面低于鶴部的顶部表面，覆盖半导体衬底表面W及部分鶴部的侧壁；在所述隔离层表面 W及鶴部表面形成栅介质材料层和位于所述栅介质材料层表面的栅极材料层；在刻蚀所述 栅介质材料层和栅极材料层形成横跨鶴部的栅极结构时，为了完全去除栅极结构之外的栅 介质材料层和栅极材料层，会造成栅极结构两侧的鶴部被过刻蚀，使得栅极结构两侧的鶴 部尺寸缩小；在形成栅极结构之后，再在栅极结构两侧的鶴部表面形成第一半导体外延层； 在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙；在栅极结构两侧的鶴部内形成源极和漏极。栅极结构 两侧的鶴部的尺寸减小，会导致所述栅极结构两侧的鶴部的接触电阻增大，并且，后续在所 述栅极结构两侧的鶴部进行离子注入形成的源极和漏极内的渗杂离子数量减少，导致所述 源极和漏极的电阻增大。并且，由于栅极结构两侧的鶴部的表面高度下降，后续在栅极结构 侧壁表面形成侧墙会覆盖部分栅极结构下方部分鶴部，导致寄生电容增加，从而影响形成 的鶴式场效应晶体管的性能。本发明的技术方案中，形成第一半导体外延层，所述第一半导 体外延层可W补偿鶴部尺寸的缩小，从而避免后续形成源极和漏极的电阻W及接触电阻增 大，进而提高形成的鶴式场效应晶体管的性能。
[0029] 进一步的，所述侧墙包括第一侧墙和第二侧墙。所述第一侧墙的形成方法包括；在 所述第一半导体外延层表面W及栅极结构表面形成第一侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺 刻蚀所述第一侧墙材料层，去除位于第一半导体外延层表面W及栅极结构顶部表面的部分 第一侧墙材料层，形成第一侧墙。在刻蚀第一侧墙材料层形成第一侧墙的过程中，会对第一 半导体外延层造成过刻蚀，使所述第一半导体外延层的厚度下降，所W，本发明的技术方案 中，在形成第一侧墙之后，在所述第一半导体外延层表面形成第二半导体外延层，W补偿第 一半导体外延层厚度的损失，从而避免最终形成的源极和漏极的电阻和接触电阻增大。
[0030] 进一步的，形成所述第二侧墙的方法包括；在所述第二半导体外延层、第一侧墙W 及栅极结构和隔离层的顶部表面形成第二侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀所述第二 侧墙材料层，去除位于第二半导体外延层表面W及栅极结构顶部表面、隔离层表面的部分 第二侧墙材料层，形成位于第一侧墙表面的第二侧墙。在刻蚀第二侧墙材料层形成第二侧 墙的过程中，会对第二半导体外延层造成过刻蚀，使所述第二半导体外延层的厚度下降，所 W，本发明的技术方案中，在形成第二侧墙之后，在所述第二半导体外延层表面形成第H半 导体外延层，W补偿第二半导体外延层厚度的损失，从而避免最终形成的源极和漏极的电 阻和接触电阻增大。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明的现有技术的鶴式场效应晶体管的结构示意图；
[0032] 图2至图11是本发明的实施例的鶴式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 如【背景技术】中所述，现有技术形成的鶴式场效应晶体管的形成有待进一步的提 商。
[0034] 请继续参考图1，所述栅极结构13的形成方法通常包括；在半导体衬底10 W及鶴 部11表面依次形成栅介质材料层和位于栅介质材料层表面的栅极材料层之后，刻蚀所述 栅介质材料层和栅极材料层进行图形化，形成所述栅极结构13。研究发现，在刻蚀栅介质材 料层和栅极材料层，去除位于待形成的栅极结构两侧的鶴部上的栅介质材料层和栅极材料 层时，容易对栅极结构两侧的鶴部造成过刻蚀，进而导致栅极结构两侧的鶴部的尺寸减小。 所述