半导体器件及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术：

1、随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件，目前正被广泛应用，传统的平面器件对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应而导致漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

2、为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(fin fet)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和隔离层，所述隔离层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且隔离层表面低于鳍部顶部；位于隔离层表面，以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源掺杂层和漏掺杂层。

3、然而，随着半导体器件的尺寸的减小，晶体管之间的距离减小，相邻晶体管的源掺杂层或漏掺杂层容易发生短接，从而导致所形成的半导体器件的性能较差。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有相邻的第一鳍部和第二鳍部；在所述基底上形成横跨第一鳍部的第一栅极结构，所述第一栅极结构覆盖部分第一鳍部的侧壁和顶部表面；在所述基底形成横跨第二鳍部的第二栅极结构，所述第二栅极结构覆盖部分第二鳍部的侧壁和顶部表面；形成第一栅极结构和第二栅极结构后，在第一栅极结构两侧的第一鳍部顶部和侧壁形成第一牺牲层；在第一牺牲层侧壁形成第一保护层；去除第一栅极结构两侧的第一牺牲层和第一鳍部，在第一鳍部内形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露出第一保护层侧壁；在所述第一凹槽内形成第一掺杂层；在第二栅极结构两侧的第二鳍部内形成第二掺杂层。

3、可选的，所述第一牺牲层的材料包括:sige、si或sic。

4、可选的，所述第一牺牲层的材料为sige、si时，所述第一牺牲层的形成方法还包括：对所述第一牺牲层进行氧化处理，形成第一氧化层；去除第一栅极结构两侧的第一氧化层和第一鳍部，在第一鳍部内形成第一凹槽。

5、可选的，所述第二掺杂层的形成方法包括：在第二栅极结构两侧的第二鳍部顶部和侧壁形成第二牺牲层；在第二牺牲层侧壁形成第二保护层；去除第二栅极结构两侧的第二牺牲层和第二鳍部，形成第二凹槽，第二凹槽暴露出第二保护层侧壁；在所述第二凹槽内形成第二掺杂层。

6、可选的，所述第二牺牲层的材料包括sige、si或sic。

7、可选的，当所述第二牺牲层的材料为sige或者si时，所述第二牺牲层的形成方法包括：对所述第二牺牲层进行氧化处理，形成第二氧化层；去除第二栅极结构两侧的第二氧化层和第二鳍部，形成第二凹槽。

8、可选的，形成所述第一牺牲层后，形成第二牺牲层；或者，形成所述第二牺牲层后，形成所述第一牺牲层。

9、可选的，形成所述第一牺牲层过程中形成所述第二牺牲层。

10、可选的，所述基底包括第一区和第二区，所述第一鳍部位于基底第一区，所述第二鳍部位于基底第二区；所述基底还包括：隔离层，所述隔离层覆盖第一鳍部部分侧壁和第二鳍部部分侧壁；所述第一栅极结构和第二栅极结构还位于所述隔离层上；所述第一牺牲层和第二牺牲层还位于所述隔离层上。

11、可选的，形成第一牺牲层和第二牺牲层后，形成所述第一保护层。

12、可选的，所述第一保护层的形成方法包括：在第一鳍部和第二鳍部上形成初始第一保护层，所述初始第一保护层覆盖第一牺牲层顶部和侧壁、第二牺牲层顶部和侧壁、第一栅极结构、第二栅极结构和隔离层表面；在所述初始第一保护层表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层覆盖第二区的初始第一保护层表面；形成第一掩膜层后，回刻蚀所述第一掩膜层暴露出的初始第一保护层，直至暴露出第一牺牲层表面和第一区隔离层表面，在第一鳍部侧壁形成第一保护层，所述第一保护层覆盖第一牺牲层侧壁；回刻蚀所述第一掩膜层暴露出的初始第一保护层后，去除第一掩膜层。

13、可选的，还包括：形成第一掺杂层后，形成第二保护层，所述第二保护层还覆盖第二区隔离层表面。

14、可选的，所述第二保护层的形成方法包括：在所述第一掺杂层表面和第二鳍部上形成初始第一保护层，所述初始第二保护层还覆盖第一保护层侧壁表面和第一区的隔离层表面；去除第二牺牲层顶部的初始第二保护层和初始第一保护层，暴露出第二牺牲层顶部表面，且使得第二牺牲层表面的初始第一保护层形成为第二保护层。

15、可选的，所述第二凹槽的形成方法包括：去除第二牺牲层，在第二区形成初始第二凹槽，所述初始第二凹槽暴露出第二栅极结构两侧的第二鳍部和第二保护层侧壁；形成初始第二凹槽后，去除初始第二凹槽暴露出的第二鳍部，形成所述第二凹槽。

16、可选的，所述第一掺杂层的高度大于所述第一保护层的高度；所述第一掺杂层与第一保护层的高度差为1nm～15nm。

17、可选的，所述第一掺杂层的覆盖第一保护层顶部表面。

18、可选的，所述第二掺杂层的高度大于第二保护层的高度；所述第二掺杂层与第二保护层的高度差为1nm～8nm。

19、可选的，所述第二掺杂层的覆盖第二保护层顶部表面。

20、可选的，所述第一保护层的材料包括：sin、sicn、sibn或sion。

21、本发明还提供一种采用上述任意一项方法形成的半导体器件。

22、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

23、本发明技术方案提供的半导体器件的形成方法中，第一保护层位于第一掺杂层侧壁，第一保护层限制第一掺杂层的生长，使得第一掺杂层不易形成尖端，从而使得第一掺杂层不易与相邻的掺杂层发生桥接。同时，第一凹槽为去除第一牺牲层和第一鳍部所形成，第一牺牲层增大了第一凹槽的体积，第一掺杂层的体积也相应较大，相应的第一掺杂层的表面积也较大，后续形成的插塞和第一掺杂层之间的接触电阻较大，从而使得半导体器件的性能得到提升。

24、进一步，第二保护层限制了第二掺杂层的生长，使得第二掺杂层不易形成尖端，降低了第一掺杂层与第二掺杂层桥接的概率。从而优化了半导体器件的性能。

25、进一步，所述第一掺杂层覆盖第一保护层侧壁，且第一掺杂层高度高于第一保护层，使得所述第一掺杂层的体积进一步增大，后续能更好的减小接触电阻，提高半导体器件的性能。

技术特征：

1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层的材料包括:sige、si或sic。

3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层的材料为sige、si时，所述第一牺牲层的形成方法还包括：对所述第一牺牲层进行氧化处理，形成第一氧化层；去除第一栅极结构两侧的第一氧化层和第一鳍部，在第一鳍部内形成第一凹槽。

4.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二牺牲层的材料包括sige、si或sic。

5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一牺牲层后，形成第二牺牲层；或者，形成所述第二牺牲层后，形成所述第一牺牲层。

6.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一牺牲层过程中形成所述第二牺牲层。

7.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述基底包括第一区和第二区，所述第一鳍部位于基底第一区，所述第二鳍部位于基底第二区；所述基底还包括：隔离层，所述隔离层覆盖第一鳍部部分侧壁和第二鳍部部分侧壁；所述第一栅极结构和第二栅极结构还位于所述隔离层上；所述第一牺牲层和第二牺牲层还位于所述隔离层上。

8.根据权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成第一牺牲层和第二牺牲层后，形成所述第一保护层。

9.根据权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一保护层的形成方法包括：在第一鳍部和第二鳍部上形成初始第一保护层，所述初始第一保护层覆盖第一牺牲层顶部和侧壁、第二牺牲层顶部和侧壁、第一栅极结构、第二栅极结构和隔离层表面；在所述初始第一保护层表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层覆盖第二区的初始第一保护层表面；形成第一掩膜层后，回刻蚀所述第一掩膜层暴露出的初始第一保护层，直至暴露出第一牺牲层表面和第一区隔离层表面，在第一鳍部侧壁形成第一保护层，所述第一保护层覆盖第一牺牲层侧壁；回刻蚀所述第一掩膜层暴露出的初始第一保护层后，去除第一掩膜层。

10.根据权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，还包括：形成第一掺杂层后，形成第二保护层，所述第二保护层还覆盖第二区隔离层表面。

11.根据权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二保护层的形成方法包括：在所述第一掺杂层表面和第二鳍部上形成初始第一保护层，所述初始第一保护层还覆盖第一保护层侧壁表面和第一区的隔离层表面；去除第二牺牲层顶部的初始第二保护层和初始第一保护层，暴露出第二牺牲层顶部表面，且使得第二牺牲层表面的初始第一保护层形成为第二保护层。

12.根据权利要求11所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二凹槽的形成方法包括：去除第二牺牲层，在第二区形成初始第二凹槽，所述初始第二凹槽暴露出第二栅极结构两侧的第二鳍部和第二保护层侧壁；形成初始第二凹槽后，去除初始第二凹槽暴露出的第二鳍部，形成所述第二凹槽。

13.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂层的高度大于所述第一保护层的高度；所述第一掺杂层与第一保护层的高度差为1nm～15nm。

14.根据权利要求13所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂层的覆盖第一保护层顶部表面。

15.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二掺杂层的高度大于第二保护层的高度；所述第二掺杂层与第二保护层的高度差为1nm～8nm。

16.根据权利要求15所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二掺杂层的覆盖第二保护层顶部表面。

17.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一保护层的材料包括：sin、sicn、sibn或sion。

18.一种采用权利要求1至17任一项所述形成方法所形成的半导体器件。

技术总结
一种半导体器件及其形成方法，方法包括：提供基底，所述基底上具有相邻的第一鳍部和第二鳍部；在所述基底上形成横跨第一鳍部的第一栅极结构，所述第一栅极结构覆盖部分第一鳍部侧壁的顶部表面；在所述基底上形成横跨第二鳍部的第二栅极结构，所述第二栅极结构覆盖部分第二鳍部侧壁的顶部表面；形成第一栅极结构和第二栅极结构后，在第一栅极结构两侧的第一鳍部顶部和侧壁形成第一牺牲层；在第一牺牲层侧壁形成第一保护层；去除第一栅极结构两侧的第一牺牲层和第一鳍部，形成第一凹槽，第一凹槽暴露出第一保护层侧壁；在所述第一凹槽内形成第一掺杂层；在第二栅极结构两侧的第二鳍部内形成第二掺杂层。所述方法提高了半导体器件的性能。

技术研发人员：周飞
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14