本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法。

背景技術(shù)：

MOS晶體管是現(xiàn)代集成電路中最重要的元件之一。MOS晶體管的基本結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；位于襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)，位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源漏區(qū)。MOS晶體管通過(guò)在柵極施加電壓，調(diào)節(jié)通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)底部溝道的電流來(lái)產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的平面式的MOS晶體管會(huì)溝道電流的控制能力變?nèi)酰斐蓢?yán)重的漏電流。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)是一種新興的多柵器件，它一般包括凸出于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部，覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)，位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源漏區(qū)。

形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部和橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部形成側(cè)墻；以側(cè)墻和柵極結(jié)構(gòu)為掩膜對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行離子注入形成重?fù)诫s的源漏區(qū)。

隨著特征尺寸進(jìn)一步縮小，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，以提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部和橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁；形成側(cè)墻材料層，所述側(cè)墻材料層覆蓋鰭部和柵極結(jié)構(gòu)；對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕，暴露出柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭 部，且在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)鰭部?jī)蓚?cè)形成第一側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)鰭部?jī)蓚?cè)形成第二側(cè)墻，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻低于所述鰭部的頂部表面；對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部，所述第一側(cè)墻與第一鰭部平齊，所述第二側(cè)墻高于第一鰭部；進(jìn)行第三刻蝕，所述第三刻蝕適于減小第二側(cè)墻與第一鰭部的高度差；在第一鰭部上形成源漏區(qū)。

可選的，所述第三刻蝕對(duì)第二側(cè)墻的刻蝕速率大于對(duì)第一側(cè)墻的刻蝕速率。

可選的，對(duì)所述第二側(cè)墻進(jìn)行第三刻蝕后形成第三側(cè)墻，對(duì)所述第一側(cè)墻進(jìn)行第三刻蝕后形成第四側(cè)墻，所述第三側(cè)墻與第一鰭部平齊。

可選的，所述第三刻蝕為各向異性刻蝕工藝。

可選的，所述第三刻蝕為各向異性的等離子體刻蝕工藝。

可選的，所述第三刻蝕采用的氣體包括CH₃F和O₂，CH₃F流量為10sccm～500sccm，O₂的流量為20sccm～300sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室的壓力為2毫托～50毫托，偏置射頻功率為10瓦～200瓦，刻蝕腔室的壓力為2毫托～50毫托,刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

可選的，所述第二刻蝕為各向同性刻蝕工藝。

可選的，所述第二刻蝕為各向同性的等離子體刻蝕工藝。

可選的，所述第二刻蝕采用H₂進(jìn)行刻蝕，H₂的流量為10sccm～1000sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室壓力為2毫托～50毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

可選的，所述第二刻蝕采用的氣體包括NF₃、Cl₂和BCl₃，NF₃的流量為10sccm～100sccm，Cl₂的流量為50sccm～200sccm，BCl₃的流量為10sccm～50sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室壓力為2毫托～20毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

可選的，所述第二刻蝕對(duì)鰭部的刻蝕深度為200A～1000A。

可選的，所述第一刻蝕為等離子體刻蝕，刻蝕氣體為CF₄、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₂或C₃F₈，氣體流量為10sccm～500sccm，源射頻功率為100瓦～ 1000瓦，刻蝕腔室的壓力為2毫托～50毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

可選的，形成所述源漏區(qū)的步驟包括：在第一鰭部上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層，所述源漏區(qū)材料層為應(yīng)力材料，在外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層的同時(shí)原位摻雜或者在外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層之后進(jìn)行離子注入而重?fù)诫s。

可選的，當(dāng)待形成N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述應(yīng)力材料為SiC；當(dāng)待形成P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述應(yīng)力材料為SiGe，所述重?fù)诫s離子為P型離子。

可選的，當(dāng)待形成N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述重?fù)诫s離子為N型離子；當(dāng)待形成P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述重?fù)诫s離子為P型離子。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例在形成覆蓋鰭部和柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)墻材料層后，對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕暴露出柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)形成第一側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)形成第二側(cè)墻，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻低于所述鰭部的頂部表面；對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部，所述第一側(cè)墻與第一鰭部平齊，所述第二側(cè)墻高于第一鰭部；進(jìn)行第三刻蝕，所述第三刻蝕能夠減小第二側(cè)墻與第一鰭部的高度差，使得第二側(cè)墻對(duì)第一鰭部的阻擋能力消除，有利于后續(xù)源漏區(qū)在第一鰭部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，從而提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

另外，第三刻蝕后，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)第一鰭部?jī)蓚?cè)形成第三側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)第一鰭部?jī)蓚?cè)形成第四側(cè)墻，第三側(cè)墻和第一鰭部平齊，第四側(cè)墻與第一鰭部接近平齊，所述第三刻蝕會(huì)減小由于第三刻蝕引起的第四側(cè)墻和第一鰭部的高度差，從而減小了第三側(cè)墻和第四側(cè)墻的高度差異性。后續(xù)在第一鰭部上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)時(shí)，柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)中的形成的源漏區(qū)的差異性較小。

附圖說(shuō)明

圖1至圖7b為本發(fā)明一實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8至圖16b為本發(fā)明另一實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管隨著特征尺寸進(jìn)一步縮小時(shí)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性較差。

圖1至圖7b為本發(fā)明一實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合參考圖1、圖2a、圖2b、圖2c、圖3a、圖3b和圖3c，提供半導(dǎo)體襯底100，半導(dǎo)體襯底100上具有柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)，半導(dǎo)體襯底100表面具有凸起的鰭部120和橫跨鰭部120的柵極結(jié)構(gòu)130，柵極結(jié)構(gòu)130覆蓋部分鰭部120的頂部和側(cè)壁。

圖2a為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中I區(qū)域鰭部延伸方向(A-A1軸線)的剖視圖，圖2b為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中I區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)延伸方向(B-B1軸線)的柵極結(jié)構(gòu)中線的剖視圖，圖2c為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中I區(qū)域平行于柵極結(jié)構(gòu)延伸方向且通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的鰭部(C-C1軸線)獲得的剖視圖。

圖3a為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中II區(qū)域鰭部延伸方向(A-A1軸線)的剖視圖，圖3b為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中II區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)延伸方向(B-B1軸線)的柵極結(jié)構(gòu)中線的剖視圖，圖3c為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖1中II區(qū)域平行于柵極結(jié)構(gòu)延伸方向且通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的鰭部(C-C1軸線)獲得的剖視圖。

柵極結(jié)構(gòu)130包括橫跨鰭部120的柵介質(zhì)層131和覆蓋柵介質(zhì)層131的柵電極層132。

半導(dǎo)體襯底100上還具有隔離結(jié)構(gòu)110，隔離結(jié)構(gòu)110的表面低于鰭部120的頂部表面，隔離結(jié)構(gòu)110用于電學(xué)隔離相鄰的鰭部120。

鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中還包括位于柵極結(jié)構(gòu)130兩側(cè)的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻(未圖示)，所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻用于在后續(xù)形成源漏區(qū)的過(guò)程中保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)130。

結(jié)合參考圖4a、圖4b、圖4c、圖5a、圖5b和圖5c，形成側(cè)墻材料層140，所述側(cè)墻材料層140覆蓋鰭部120和柵極結(jié)構(gòu)130。

側(cè)墻材料層140采用化學(xué)氣相沉積工藝沉積，側(cè)墻材料層140的材料為氮化硅。

參考圖6a和圖6b，對(duì)側(cè)墻材料層140(參考圖4和圖5)進(jìn)行第一刻蝕暴露出柵極結(jié)構(gòu)130(參考圖4a和圖5a)兩側(cè)的鰭部120，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)的鰭部120兩側(cè)形成第一側(cè)墻141，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)的鰭部120兩側(cè)形成第二側(cè)墻142，所述第一側(cè)墻141和第二側(cè)墻142低于鰭部120的頂部表面。

對(duì)側(cè)墻材料層140(參考圖4c和圖5c)進(jìn)行第一刻蝕時(shí)，側(cè)墻材料層140在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)的刻蝕速率和在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)的刻蝕速率存在差異。具體的，由于側(cè)墻材料層140在II區(qū)域覆蓋鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的面積大于在I區(qū)域覆蓋鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的面積，所以對(duì)側(cè)墻材料層140進(jìn)行第一刻蝕時(shí)，II區(qū)域產(chǎn)生的副產(chǎn)物多于I區(qū)域產(chǎn)生的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物的富集會(huì)降低側(cè)墻材料層140的刻蝕速率，所以側(cè)墻材料層140在I區(qū)域的刻蝕速率大于在II區(qū)域的刻蝕速率。形成的第一側(cè)墻141的高度低于第二側(cè)墻142的高度。

需要說(shuō)明的是，此處對(duì)側(cè)墻材料層140(參考圖4c和圖5c)進(jìn)行第一刻蝕的刻蝕深度受到限制，表現(xiàn)在如果增加第一刻蝕對(duì)側(cè)墻材料層140的刻蝕深度使得第二側(cè)墻142的高度降低，以消除第二側(cè)墻142對(duì)后續(xù)形成的第一鰭部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)源漏區(qū)的阻擋，會(huì)造成第一刻蝕對(duì)柵極結(jié)構(gòu)130(參考圖4a和圖5a)兩側(cè)的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻(未圖示)的刻蝕程度增加，影響柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻對(duì)柵極結(jié)構(gòu)130的保護(hù)作用。

參考圖7a圖7b，對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)130(參考圖4a和圖5a)兩側(cè)的鰭部120(參考圖6a和圖6b)進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部150，第一側(cè)墻141與第一鰭部150平齊，第二側(cè)墻142高于第一鰭部150。

完成所述第二刻蝕后在第一鰭部150上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層，在外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層的同時(shí)原位摻雜或者在外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層之后進(jìn)行離 子注入而重?fù)诫s，退火以激活摻雜的雜質(zhì)，形成源漏區(qū)(未圖示)。

研究發(fā)現(xiàn)，上述方法形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管依然存在性能和可靠性差的原因在于：

對(duì)所述側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕后，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)的鰭部?jī)蓚?cè)形成第一側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)的鰭部?jī)蓚?cè)形成第二側(cè)墻。在第一刻蝕過(guò)程中，側(cè)墻材料層在I區(qū)域的刻蝕速率大于在II區(qū)域的刻蝕速率。對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行第二刻蝕后，形成第一鰭部，第一側(cè)墻與第一鰭部平齊，第二側(cè)墻高于第一鰭部。所述第二側(cè)墻對(duì)后續(xù)第一鰭部上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)具有阻擋作用，導(dǎo)致形成的源漏區(qū)缺陷較多，影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

為了使得所述第二側(cè)墻對(duì)第一鰭部上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)的阻擋作用減弱，在刻蝕側(cè)墻材料層的過(guò)程中，可以增加對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕的程度，但這會(huì)導(dǎo)致第一刻蝕對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻的刻蝕程度增加，影響柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻對(duì)柵極結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用。

本發(fā)明提供了另一實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法：包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部和橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁；形成側(cè)墻材料層，所述側(cè)墻材料層覆蓋鰭部和柵極結(jié)構(gòu)；對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕，暴露出柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部，且在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)鰭部?jī)蓚?cè)形成第一側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)鰭部?jī)蓚?cè)形成第二側(cè)墻，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻低于所述鰭部的頂部表面；對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部，所述第一側(cè)墻與第一鰭部平齊，所述第二側(cè)墻高于第一鰭部；進(jìn)行第三刻蝕，所述第三刻蝕適于減小第二側(cè)墻與第一鰭部的高度差；在第一鰭部上形成源漏區(qū)。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此的描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)， 為了便于說(shuō)明，所述示意圖只是實(shí)例，其再次不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說(shuō)明。

結(jié)合參考圖8、圖9a、圖9b、圖9c、圖10a、圖10b和圖10c，提供半導(dǎo)體襯底200，半導(dǎo)體襯底200上具有柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)，半導(dǎo)體襯底200表面具有凸起的鰭部220和橫跨鰭部220的柵極結(jié)構(gòu)230，柵極結(jié)構(gòu)230覆蓋部分鰭部220的頂部和側(cè)壁。

圖8示出鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的兩個(gè)區(qū)域，即柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)，分別用I區(qū)域和II區(qū)域表示。

圖9a為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中I區(qū)域鰭部延伸方向(A-A1軸線)的剖視圖，圖9b為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中I區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)延伸方向(B-B1軸線)的柵極結(jié)構(gòu)中線的剖視圖，圖9c為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中I區(qū)域平行于柵極結(jié)構(gòu)延伸方向且通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的鰭部(C-C1軸線)獲得的剖視圖。

圖10a為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中II區(qū)域鰭部延伸方向(A-A1軸線)的剖視圖，圖10b為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中II區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)延伸方向(B-B1軸線)的柵極結(jié)構(gòu)中線的剖視圖，圖10c為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿著圖8中II區(qū)域平行于柵極結(jié)構(gòu)延伸方向且通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的鰭部(C-C1軸線)獲得的剖視圖。

所述半導(dǎo)體襯底200可以是單晶硅，多晶硅或非晶硅；半導(dǎo)體襯底200也可以是硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料；所述半導(dǎo)體襯底200可以是體材料，也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)，如絕緣體上硅；所述半導(dǎo)體襯底200還可以是其它半導(dǎo)體材料，這里不再一一舉例。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材料為硅。

半導(dǎo)體襯底200表面具有凸起的鰭部220，鰭部220與半導(dǎo)體襯底200的連接方式可以是一體的，如鰭部220是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底200刻蝕后形成的凸起結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施例中，鰭部220可以通過(guò)在半導(dǎo)體襯底200上沉積一層鰭部材料層，然后以半導(dǎo)體襯底200為刻蝕停止層刻蝕鰭部材料層形成鰭 部220。

本實(shí)施例中，還包括，形成隔離結(jié)構(gòu)210，隔離結(jié)構(gòu)210位于半導(dǎo)體襯底200表面且覆蓋部分鰭部220的側(cè)壁。隔離結(jié)構(gòu)210用于隔離半導(dǎo)體襯底200上相鄰的鰭部220。本實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)210為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，隔離結(jié)構(gòu)210為的材料為氧化硅。

隔離結(jié)構(gòu)210的形成方法為：在鰭部220兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上沉積隔離材料層，對(duì)所述隔離材料層一步執(zhí)行CMP、回刻等平坦化工藝，使隔離結(jié)構(gòu)210低于鰭部220的頂部。

所述鰭部220還可以根據(jù)待形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類型摻雜不同的雜質(zhì)離子，用于調(diào)節(jié)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓。當(dāng)待形成N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，鰭部220摻雜P型離子；當(dāng)待形成P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，鰭部220摻雜N型離子。

柵極結(jié)構(gòu)230包括橫跨鰭部220的柵介質(zhì)層231和覆蓋柵介質(zhì)層231的柵電極層232。柵極結(jié)構(gòu)230覆蓋部分隔離結(jié)構(gòu)210的表面。

本實(shí)施例中，柵介質(zhì)層231的材料為氧化硅，柵電極層232的材料為多晶硅。在其它實(shí)施例中，柵介質(zhì)層231和柵電極層232構(gòu)成偽柵極，后柵工藝中，去除所述偽柵極，在原來(lái)偽柵極位置形成高介電常數(shù)柵介質(zhì)層和金屬柵極，形成高K(K大于3.9)金屬柵極結(jié)構(gòu)，有利于提高晶體管的擊穿電壓，減小漏電流，提高晶體管性能。

采用沉積工藝，如原子層沉積工藝、低壓化學(xué)氣相沉積工藝或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，沉積所述柵介質(zhì)層231和柵電極層232。

結(jié)合參考圖11a、圖11b、圖11c、圖12a、圖12b和圖12c，形成側(cè)墻材料層240，側(cè)墻材料層240覆蓋鰭部220和柵極結(jié)構(gòu)230。

采用沉積工藝，如原子層沉積工藝、低壓化學(xué)氣相沉積工藝或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，在整個(gè)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管上沉積側(cè)墻材料層240，所述側(cè)墻材料層240的材料為氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、含碳氧化硅或低K材料。本實(shí)施例中，所述側(cè)墻材料層240的材料為氮化硅。

結(jié)合參考圖13a和圖13b，對(duì)側(cè)墻材料層240(參考圖11c和圖12c)進(jìn)行第一刻蝕暴露出柵極結(jié)構(gòu)230(參考圖11a和圖12a)兩側(cè)的鰭部220，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)鰭部220兩側(cè)形成第一側(cè)墻241，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)鰭部220兩側(cè)形成第二側(cè)墻242，第一側(cè)墻241和第二側(cè)墻242低于鰭部220的頂部表面。

所述第一刻蝕為等離子體刻蝕工藝，第一刻蝕采用的刻蝕氣體包括含氟基的氣體，如：CF₄、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₂、C₃F₈中的一種或幾種，刻蝕氣體流量為10sccm～500sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室的壓力為2毫托～50毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

對(duì)側(cè)墻材料層240(參考圖11c和圖12c)進(jìn)行第一刻蝕時(shí)，側(cè)墻材料層240在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)的刻蝕速率和在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)的刻蝕速率存在差異。具體的，由于側(cè)墻材料層240在II區(qū)域覆蓋鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的面積大于在I區(qū)域覆蓋鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的面積，所以對(duì)側(cè)墻材料層240進(jìn)行第一刻蝕時(shí)，II區(qū)域產(chǎn)生的副產(chǎn)物多于I區(qū)域產(chǎn)生的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物的富集會(huì)降低側(cè)墻材料層240的刻蝕速率，所以側(cè)墻材料層240在I區(qū)域的刻蝕速率大于在II區(qū)域的刻蝕速率。完成所述第一刻蝕后，第一側(cè)墻241的高度低于第二側(cè)墻242的高度。

需要說(shuō)明的是，此處對(duì)側(cè)墻材料層240(參考圖11c和圖12c)進(jìn)行第一刻蝕的刻蝕深度受到限制，表現(xiàn)在如果增加第一刻蝕對(duì)側(cè)墻材料層240的刻蝕深度使得第二側(cè)墻242的高度降低，以消除第二側(cè)墻242對(duì)后續(xù)形成的第一鰭部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)源漏區(qū)的阻擋，會(huì)造成第一刻蝕對(duì)柵極結(jié)構(gòu)230(參考圖11a和圖12a)兩側(cè)的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻(未圖示)的刻蝕程度增加，影響柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻(未圖示)對(duì)柵極結(jié)構(gòu)230的保護(hù)作用。

結(jié)合參考圖14a和圖14b，對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)230(參考圖11a和圖12a)兩側(cè)的鰭部220(參考圖13a和圖13b)進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部250，第一側(cè)墻241與第一鰭部250平齊，第二側(cè)墻242高于第一鰭部250。

所述第二刻蝕為各向同性的刻蝕工藝。

本實(shí)施例中，所述第二刻蝕采用各向同性的等離子體刻蝕工藝對(duì)鰭部220 (參考圖13a和圖13b)進(jìn)行刻蝕。

本實(shí)施例中，第二刻蝕的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體為H₂，H₂的流量為10sccm～1000sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室壓力為2毫托～50毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第二刻蝕的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體為NF₃、Cl₂和BCl₃，NF₃的流量為10sccm～100sccm，Cl₂的流量為50sccm～200sccm，BCl₃的流量為10sccm～50sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，刻蝕腔室壓力為2毫托～20毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

需要說(shuō)明的是，由于第二刻蝕為各向同性的刻蝕工藝，所述第二刻蝕對(duì)鰭部220(參考圖13a和圖13b)進(jìn)行刻蝕后可以使形成的第一鰭部250的頂部表面平坦(參考圖14a和圖14b)，而不會(huì)形成頂部表面中間凹陷兩邊突起的第一鰭部250’(參考圖15a和15b)，第一鰭部250的頂部表面平坦有利于后續(xù)在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)。

本實(shí)施例中，所述第二刻蝕對(duì)鰭部220(參考圖13a和圖13b)的刻蝕深度為200A～1000A。

完成第二刻蝕后，第一側(cè)墻241與第一鰭部250平齊，第二側(cè)墻242高于第一鰭部250。在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)，由于第二側(cè)墻242高于第一鰭部250，第二側(cè)墻242會(huì)對(duì)后續(xù)在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)時(shí)形成阻擋，造成后續(xù)第一鰭部250上外延生長(zhǎng)的源漏區(qū)具有較多的缺陷，影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

參考圖16a和圖16b，進(jìn)行第三刻蝕，所述第三刻蝕用于減小第二側(cè)墻242(參考圖14b)與第一鰭部250的高度差。

所述第三刻蝕為各向異性的刻蝕工藝。

本實(shí)施例中，所述第三刻蝕采用各向異性的等離子體刻蝕工藝對(duì)第二側(cè)墻242(參考圖14b)進(jìn)行刻蝕。第三刻蝕后在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)的第一鰭部250兩側(cè)形成第四側(cè)墻244，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)的第一鰭部250兩側(cè)形成第三側(cè)墻243。

刻蝕氣體可以為含氟基的氣體，如：CF₄、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₂或C₃F₈。

本實(shí)施例中，第三刻蝕的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體采用CH₃F和O₂，CH₃F的流量為10sccm～500sccm，O₂的流量為20sccm～300sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，偏置射頻功率為10瓦～200瓦，刻蝕腔室的壓力為2毫托～50毫托，刻蝕時(shí)間為6秒～60秒。

需要說(shuō)明的是，所述第三刻蝕對(duì)第二側(cè)墻242(參考圖14b)進(jìn)行刻蝕的同時(shí)，也會(huì)對(duì)第一側(cè)墻241(參考圖14a)進(jìn)行刻蝕。由于第二側(cè)墻242高于第一鰭部250，第二側(cè)墻242在第三刻蝕的氣體中暴露的刻蝕面積包括第一鰭部250的頂部和第一鰭部250兩側(cè)的部分側(cè)壁，第一側(cè)墻241在第三刻蝕的氣體中暴露的刻蝕面積包括第一鰭部250的頂部和第一鰭部250一側(cè)的部分側(cè)壁，第二側(cè)墻242在第三刻蝕的氣體中暴露的刻蝕面積比第一側(cè)墻241在第三刻蝕氣體中暴露的刻蝕面積大，所述第三刻蝕對(duì)第二側(cè)墻242的刻蝕速度大于第三刻蝕對(duì)第一側(cè)墻241的刻蝕速度。

另外，本實(shí)施例中，第三刻蝕采用各向異性的等離子體刻蝕工藝，具體的工藝參數(shù)如上所述，使得所述第三刻蝕對(duì)第二側(cè)墻242(參考圖14b)的刻蝕作用增強(qiáng)，同時(shí)第三刻蝕對(duì)第一側(cè)墻241(參考圖14a)的刻蝕程度弱。

此外，第三刻蝕為各向異性等離子體刻蝕進(jìn)行，相比各向同性刻蝕，可以減小對(duì)柵極結(jié)構(gòu)230(參考圖11a和圖12a)兩側(cè)的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻(未圖示)的橫向刻蝕損傷。

綜上所述，本實(shí)施例中，所述第三刻蝕減小了第二側(cè)墻242(參考圖14b)和第一鰭部250的高度差，同時(shí)減小了由于第三刻蝕造成的第四側(cè)墻244和第一鰭部250的高度差，使得最終形成的第三側(cè)墻243和第一鰭部250平齊，第四側(cè)墻244和第一鰭部接近平齊。所述第三刻蝕使得第三側(cè)墻243和第四側(cè)墻244的差異性較小。后續(xù)在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)后，柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)(I區(qū)域)和柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)(II區(qū)域)中的形成的源漏區(qū)的差異性較小。

完成第三刻蝕之后，在第一鰭部250上形成源漏區(qū)(未圖示)。

在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層，在外延生長(zhǎng)所述源漏材料層的同時(shí)原位摻雜或者在外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層之后進(jìn)行離子注入而重?fù)诫s，退火以激活摻雜的雜質(zhì)。

在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)材料層，所述源漏區(qū)材料層為應(yīng)力材料，具體的，當(dāng)待形成N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述應(yīng)力材料為SiC，當(dāng)待形成P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述應(yīng)力材料為SiGe。在第一鰭部250上外延生長(zhǎng)應(yīng)力材料可以在鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域引入應(yīng)力，提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

在所述應(yīng)力材料中進(jìn)行離子注入，形成源漏區(qū)(未圖示)。當(dāng)待形成N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述重?fù)诫s離子為N型離子，當(dāng)待形成P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，所述重?fù)诫s離子為P型離子。

在其它實(shí)施例中，可以在外延生長(zhǎng)應(yīng)力材料的同時(shí)原位摻雜，進(jìn)行離子注入形成源漏區(qū)(未圖示)。

形成源漏區(qū)(未圖示)后進(jìn)行退火處理，激活摻雜離子和消除注入缺陷。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例在形成覆蓋鰭部和柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)墻材料層后，對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行第一刻蝕暴露出柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)形成第一側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)形成第二側(cè)墻，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻低于所述鰭部的頂部表面；對(duì)暴露出的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行第二刻蝕，形成第一鰭部，所述第一側(cè)墻與第一鰭部平齊，所述第二側(cè)墻高于第一鰭部；進(jìn)行第三刻蝕，所述第三刻蝕能夠減小第二側(cè)墻與第一鰭部的高度差，使得第二側(cè)墻對(duì)第一鰭部的阻擋能力消除，有利于后續(xù)源漏區(qū)在第一鰭部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，從而提高了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

另外，第三刻蝕完成后，在柵極結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)第一鰭部?jī)蓚?cè)形成第三側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)第一鰭部?jī)蓚?cè)形成第四側(cè)墻，最終形成的第三側(cè)墻和第一鰭部平齊，第四側(cè)墻和第一鰭部接近平齊。所述第三刻蝕會(huì)減小由于第三刻蝕引起的第四側(cè)墻和第一鰭部的高度差，從而減小了第三側(cè)墻和第四側(cè)墻的高度差異性。后續(xù)在第一鰭部上外延生長(zhǎng)源漏區(qū)時(shí)，柵極結(jié)構(gòu)密集區(qū)和柵極 結(jié)構(gòu)稀疏區(qū)中的形成的源漏區(qū)的差異性較小。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。