鰭式場效應管的形成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體制作領域技術，特別涉及一種鰭式場效應管的形成方法。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體工藝技術的不斷發展，半導體工藝節點遵循摩爾定律的發展趨勢不斷 減小。為了適應工藝節點的減小，不得不不斷縮短MOSFET場效應管的溝道長度。溝道長度 的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加 MOSFET場效應管的開關速度等好處。
[0003] 然而，隨著器件溝道長度的縮短，器件源極與漏極間的距離也隨之縮短，這樣一 來柵極對溝道的控制能力變差，柵極電壓夾斷（pinch off)溝道的難度也越來越大，使得 亞閾值漏電（subthreshold leakage)現象，即所謂的短溝道效應（SCE :short_channel effects)更容易發生。
[0004] 因此，為了更好的適應器件尺寸按比例縮小的要求，半導體工藝逐漸開始從平面 MOSFET晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡，如鰭式場效應管（FinFET)。 FinFET中，柵極至少可以從兩側對超薄體（鰭部）進行控制，具有比平面MOSFET器件強得 多的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應；且FinFET相對于其他器件，具有 更好的現有的集成電路制作技術的兼容性。
[0005] 隨著半導體技術的不斷發展，載流子遷移率增強技術獲得了廣泛的研究和應用， 提高溝道區的載流子遷移率能夠增大鰭式場效應管的驅動電流，提高鰭式場效應管的性 能。
[0006] 現有半導體器件制作工藝中，由于應力可以改變硅材料的能隙和載流子遷移率， 因此通過應力來提高鰭式場效應管的性能成為越來越常用的手段。具體地，通過適當控制 應力，可以提高載流子（NM0S鰭式場效應管中的電子，PMOS鰭式場效應管中的空穴）遷移 率，進而提1?驅動電流，以極大地提1?鑛式場效應管的性能。
[0007] 然而，現有技術形成的應力層質量差，導致鰭式場效應管的電學性能低下。
【發明內容】
[0008] 本發明解決的問題是提供一種鰭式場效應管的形成方法，提高形成的鰭式場效應 管的性能。
[0009] 為解決上述問題，本發明提供一種鰭式場效應管的形成方法，包括：提供襯底，所 述襯底表面形成有若干分立的鰭部；在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層頂部低于所 述鰭部頂部且覆蓋于鰭部的部分側壁表面；形成覆蓋于所述隔離層表面、鰭部的頂部和側 壁表面的阻擋層；采用氧化處理，將部分厚度的阻擋層轉化為鈍化層；回刻蝕所述鈍化層， 形成覆蓋于鰭部側壁表面的阻擋層表面的鈍化側墻；以所述鈍化側墻為掩膜，采用濕法刻 蝕工藝刻蝕去除位于鰭部頂部表面的阻擋層，且保留位于鰭部側壁表面的阻擋層作為阻擋 側墻。
[0010] 可選的，同一刻蝕工藝對阻擋層的刻蝕速率與對鈍化層的刻蝕速率不同。 toon] 可選的，所述阻擋層的材料為氮化硅。
[0012] 可選的，所述鈍化層的材料為氮氧化硅或氧化硅
[0013] 可選的，在所述氧化處理后，剩余的阻擋層內的氮原子濃度大于氧化處理前阻擋 層內的氮原子濃度。
[0014] 可選的，所述阻擋層的材料為氮氧化硅。
[0015] 可選的，所述鈍化層的材料為氧化硅。
[0016] 可選的，在所述氧化處理后，剩余的阻擋層內的氮原子濃度大于氧化處理前阻擋 層內的氮原子濃度。
[0017] 可選的，所述氧化處理的工藝包括：原位現場水汽生成氧化法或氧等離子體注入 氧化法。
[0018] 可選的，所述原位現場水汽生成氧化法的工藝參數為：反應氣體包括H2，反應氣體 還包括〇2或N 2O, H2流量為IOsccm至lOOOsccm，O2或N2O流量為20sccm至2000sccm，沉積 腔室壓強為0. 1托至20托，沉積腔室溫度為450度至1100度。
[0019] 可選的，回刻蝕所述鈍化側墻的工藝參數為：刻蝕腔室的等離子體源輸出功率為 200瓦至2000瓦，襯底溫度為20度至80度，刻蝕腔室壓強為5毫托至50毫托，刻蝕氣體包 括含氟氣體或氯氣，并且向刻蝕腔室內通入氖氣或氬氣作為保護氣體，刻蝕氣體和保護氣 體的流量之和為40sccm至80sccm。
[0020] 可選的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕溶液為氫氧化銨與過氧化氫的水溶液、硫酸與 過氧化氫的水溶液或磷酸溶液。
[0021] 可選的，所述阻擋層的厚度為2〇A至2()0人。
[0022] 可選的，所述鈍化層的厚度為5人至50人。
[0023] 可選的，在刻蝕去除位于鰭部頂部表面的阻擋層后，還包括步驟：去除所述鈍化側 墻；在所述鑛部頂部表面形成應力層。
[0024] 可選的，采用濕法刻蝕工藝去除所述鈍化側墻。
[0025] 可選的，采用選擇性外延工藝形成所述應力層。
[0026] 可選的，所述應力層的材料為SiGe、SiGeB、SiC或SiCP。
[0027] 可選的，在刻蝕去除位于鰭部頂部表面的阻擋層后，還包括步驟：去除所述鈍化側 墻；對所述暴露出的鰭部頂部表面進行刻蝕，在相鄰阻擋側墻之間形成凹槽；在所述凹槽 內形成應力層。
[0028] 可選的，在形成所述阻擋層之前，在所述隔離層表面形成橫跨至少一個所述鰭部 的柵極結構，且所述柵極結構覆蓋鰭部的部分頂部表面和側壁表面；形成所述阻擋層，所述 阻擋層覆蓋于鰭部頂部和側壁表面、隔離層表面以及柵極結構頂部和側壁表面。
[0029] 與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：
[0030] 本發明的技術方案中，在鰭部的頂部表面和側壁表面形成阻擋層后，采用氧化處 理將部分厚度的阻擋層轉化為鈍化層；回刻蝕所述鈍化層，形成覆蓋于鰭部側壁表面的阻 擋層表面的鈍化側墻；然后以所述鈍化側墻為掩膜，采用濕法刻蝕工藝刻蝕去除位于鰭部 頂部表面的阻擋層，保留位于鰭部側壁表面的阻擋層作為阻擋側墻。由于鰭部的側壁表面 具有阻擋側墻對其起到保護作用，鰭部頂部表面的阻擋層只能從鰭部頂部往下刻蝕，直至 暴露出鰭部的頂部表面。并且，在濕法刻蝕工藝過程中，位于鰭部頂部表面的阻擋層充分接 觸刻蝕溶液，且鈍化側墻對所述阻擋層接觸刻蝕溶液的能力無影響，因此所述濕法刻蝕工 藝對阻擋層的刻蝕速率均勻。同時，由于濕法刻蝕工藝具有較高的選擇性，對鰭部頂部表面 的刻蝕損傷小，使得暴露出的鰭部頂部表面平坦，有利于后續在所述鰭部頂部表面形成高 質量的應力層，提高鰭式場效應管的電學性能。
[0031] 同時，本發明采用氧化處理將部分厚度的阻擋層轉化為鈍化層，使得阻擋層與鈍 化層之間的界面性能優良，防止阻擋層和鈍化層之間出現孔洞；因此在鈍化層的基礎上形 成的鈍化側墻與阻擋層之間也將緊密接觸，防止鈍化側墻與阻擋層的界面處出現孔洞；當 以鈍化側墻為掩膜刻蝕位于鰭部頂部表面的阻擋層時，避免刻蝕液體通過所述孔洞與位于 鰭部側壁表面的阻擋層接觸，防止對鰭部側壁表面的阻擋層造成刻蝕，從而防止鰭部側壁 表面被暴露出來，進而防止后續在所述暴露出的鰭部側壁表面進行應力層的生長，提高鰭 式場效應管的電學性能。
[0032] 進一步，所述阻擋層的材料中含有氮原子，例如阻擋層的材料為氮化硅或氮氧化 硅，在對部分厚度的阻擋層進行氧化處理時，由于硅原子與氧原子之間比硅原子與氮原子 之間更容易結合，因此部分厚度的阻擋層內氮硅鍵斷裂形成游離的氮原子，且斷裂的硅鍵 與硅原子重組形成硅氧鍵；所述游離的氮原子在硅氧鍵的排擠下擴散至未形成有硅氧鍵的 阻擋層內；也就是說，本發明在氧化處理后，剩余阻擋層內氮原子濃度高于氧化處理前氮原 子濃度。由于剩余阻擋層內氮原子濃度較高，當采用無掩模刻蝕工藝刻蝕所述鈍化層時，所 述刻蝕工藝對剩余阻擋層的刻蝕速率非常低，所述刻蝕工藝完成后，位于鰭部頂部表面的 阻擋層未受到刻蝕損傷，所述鰭部頂部表面的阻擋層厚度均勻。采用濕法刻蝕工藝刻蝕去 除位于鰭部頂部表面的阻擋層時，由于阻擋層厚度均勻，因此位于鰭部頂部表面的阻擋層 在同一時刻被完全刻蝕去除，從而進一步防止對鰭部頂部表面造成刻蝕損傷，進一步提高 鰭部頂部表面質量，進一步提高鰭式場效應管的電學性能。
[0033] 進一步，若所述阻擋層的厚度過厚，則在形成阻擋層時容易導致相鄰鰭部之間的 頂部區域發生閉合，影響形成的阻擋層的質量；若阻擋層的厚度過薄，后續氧化處理的工藝 難度增加，且容易造成剩余阻擋層的厚度相應過薄，難以起到保護鰭部側壁的作用。為此， 所述阻擋層的厚度為20人至.200人,既能保證形成的阻擋層的質量較高，又能保證在形成 鈍化層后，位于鰭部側壁的阻擋層仍具有較強的保護作用。
[0034] 更進一步，本發明中鈍化層的厚度為50埃至50埃。若鈍化層的厚度過厚，則剩余 阻擋層的厚度過薄，位于鰭部側壁表面的剩余阻擋層起到的保護作用小，且氧化處理的工 藝難度較大；若鈍化層的厚度過薄，后續形成的鈍化側墻對位于鰭部側壁表面的剩余阻擋 層的保護作用過小，后續在刻蝕去除位于鰭部頂部表面的剩余阻擋層時，所述刻蝕工藝容 易刻蝕去除鈍化側墻，從而對位于鰭部側壁表面的剩余阻擋層造成刻蝕，導致在形成應力 層之前，鰭部的側壁表面被暴露出來。
【附圖說明】
[0035] 圖1至圖2為一實施例提供的鰭式場效應管的剖面結構示意圖；
[0036] 圖3至圖12為本發明另一實施例提供的鰭式場效應管形成過程的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 由【背景技術】可知，現有技術形成的應力層的質量較差，導致鰭式場效應管的性能 低下。
[0038] 請參考圖1，在一個實施例中，提供具有鰭部101的襯底100,在相鄰鰭部101之間 的襯底100表面形成隔離層102,所述隔離層102覆蓋于鰭部101的部分側壁表面，且所述 隔離層102頂部表面低于鰭部101頂部表面；形成覆蓋于隔離層102表面、鰭部101側壁和 頂部表面的阻擋層103。
[0039] 請參考圖2,采用無掩模刻蝕工藝，刻蝕去除位于鰭部101頂部表面以及隔離層 102表面的阻擋層103 (請參考圖1)，形成位