鳍式场效应晶体管及其形成方法与流程

文档序号:11836099阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,包括:

提供半导体衬底;

形成覆盖部分半导体衬底表面的硬掩膜层;

形成横跨所述硬掩膜层的伪栅结构,所述伪栅结构覆盖部分硬掩膜层的顶部和侧壁,包括伪栅极和分别位于伪栅极两侧的侧墙;

在所述半导体衬底上形成表面与伪栅结构表面齐平的介质层,所述介质层覆盖硬掩膜层和伪栅结构侧壁;

去除伪栅极,形成第一凹槽,暴露出部分半导体衬底和硬掩膜层表面;

以所述硬掩膜层为掩膜刻蚀所述半导体衬底,形成第一子鳍部;

在所述第一凹槽内形成第一金属栅结构;

去除侧墙,形成位于第一金属栅结构两侧的第二凹槽,暴露出部分半导体衬底和硬掩膜层表面;

以所述硬掩膜层为掩膜刻蚀所述半导体衬底,形成第二子鳍部;

在所述第二凹槽内形成第二金属栅结构。

2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅结构的形成方法包括:在所述半导体衬底表面形成覆盖硬掩膜层的伪栅极材料层之后,对所述伪栅极材料层进行图形化,形成横跨硬掩膜层的伪栅极;在半导体衬底上形成侧墙材料层,并刻蚀所述侧墙材料层,形成分别位于伪栅极两侧侧壁表面的侧墙。

3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述硬掩膜层的材料为氮化硅、氧化硅、氮化钛或氮化钽。

4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅极的材料为光刻胶、多晶硅、非晶硅、碳氧化硅或无定形碳。

5.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用旋涂工艺形成所述伪栅极材料层。

6.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述侧墙的材料为氮化硅或氧化硅。

7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,形成 两个以上分立且平行排列的硬掩膜层。

8.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,形成所述介质层的方法包括:在所述半导体衬底表面形成覆盖掩膜层以及伪栅结构的介质材料层;以所述伪栅结构作为停止层,对所述介质材料层进行平坦化,形成介质层,使所述介质层的表面与伪栅结构表面齐平。

9.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述介质层的材料为氧化硅、碳氧化硅或氮氧化硅。

10.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,还包括:在形成所述伪栅结构之后,对所述伪栅结构两侧的半导体衬底进行源漏离子注入,在伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏极。

11.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述第一金属栅结构包括第一栅介质层和位于第一栅介质层表面的第一金属栅极;所述第二金属栅结构包括第二栅介质层和位于第二栅介质层表面的第二金属栅极。

12.根据权利要求11所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述第一栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝或硅氧化铪;所述第二栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝或硅氧化铪。

13.根据权利要求11所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述第一金属栅极、第二金属栅极分别采用不同的金属材料。

14.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,所述第一金属栅极的材料为金、银、铝、钨或钛;所述第二金属栅极的材料为金、银、铝、钨或钛。

15.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用湿法刻蚀工艺或灰化工艺去除所述伪栅极。

16.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用湿法刻蚀工艺去除所述侧墙。

17.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,去除 所述侧墙的方法包括:对所述侧墙进行H2或He注入,然后再采用湿法刻蚀工艺去除所述侧墙,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。

18.根据权利要求17所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,采用电容耦合离子注入工艺对所述侧墙进行H2或He注入,偏置电源功率为0W~500W,压强为25mTorr~80mTorr,所述氢氟酸溶液的质量浓度为0.5%~2%。

19.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法,其特征在于,还包括:以半导体衬底作为停止层,对所述介质层、第一金属栅结构、第二金属栅结构以及硬掩膜层进行平坦化处理,去除位于半导体衬底上方的介质层、部分第一金属栅结构、部分第二金属栅结构和硬掩膜层,暴露出半导体衬底、第一子鳍部和第二子鳍部的顶部表面。

20.一种根据权利要求1至19中任一权利要求所述方法形成的鳍式场效应晶体管,其特征在于,包括:

半导体衬底,位于半导体衬底上的鳍部;

覆盖部分半导体衬底以及鳍部顶部表面的硬掩膜层;

横跨所述硬掩膜层和鳍部的金属栅结构,所述金属栅结构覆盖鳍部侧壁、部分硬掩膜层的顶部和侧壁,包括第一金属栅结构、位于第一金属栅结构两侧的第二金属栅结构;

位于所述半导体衬底表面与金属栅结构表面齐平的介质层,所述介质层覆盖硬掩膜层和金属栅结构侧壁。

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