鰭式場效應晶體管及其形成方法
【專利摘要】一種鰭式場效應晶體管及其形成方法，其中所述鰭式場效應晶體管包括：基底；位于所述基底上的鰭部；橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；源極和漏極，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露；位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁。本發明提供的鰭式場效應晶體管具有大的驅動電流、小的閾值電壓和小的短溝道效應。
【專利說明】鰭式場效應晶體管及其形成方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，特別涉及到一種鰭式場效應晶體管及其形成方法。

【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的發展，半導體器件的關鍵尺寸在不斷地縮小。當器件的關鍵尺寸持續減小時，常規的MOS場效應晶體管會因為關鍵尺寸太小而導致短溝道效應等缺點。鰭式場效應晶體管(FinFET)由于具有較大的溝道區，且能克服短溝道效應而得到了廣泛的應用。
[0003]現有技術中，鰭式場效應晶體管的形成方法包括:
[0004]參考圖1，提供基底10。
[0005]參考圖2，在基底10上形成鰭部11。
[0006]形成所述鰭部11的方法包括:
[0007]在基底10上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層定義鰭部的位置；
[0008]然后以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕部分厚度的所述基底10，形成鰭部11，并去除所述圖形化的掩膜層。
[0009]繼續參考圖2，在所述基底10的上表面形成介質層20，介質層20的高度小于所述鰭部11的高度。
[0010]形成所述介質層20的方法包括:
[0011]在所述鰭部11和所述基底10上形成介質材料層，所述介質材料層的高度大于所述鰭部11的高度；
[0012]然后采用化學機械拋光對所述介質材料層進行平坦化，直至露出所述鰭部11的上表面；
[0013]再刻蝕部分厚度的所述介質材料層，露出所述鰭部11的部分側壁,未被刻蝕的介質材料層為所述介質層20。
[0014]參考圖3，形成柵極結構30，所述柵極結構30橫跨在所述鰭部11上。所述柵極結構30包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極。
[0015]參考圖4，在所述柵極結構30側壁形成側墻40。
[0016]形成側墻40后，形成源極和漏極(圖4中未示出)。
[0017]如果要得到閾值電壓小，且驅動電流大的鰭式場效應晶體管，則側墻40的介電常數要大，但側墻40的介電常數大會導致鰭式場效應晶體管的短溝道效應加劇。
[0018]如果要得到短溝道效應小的鰭式場效應晶體管，則側墻40的介電常數要小，但側墻40的介電常數小會導致鰭式場效應晶體管的閾值電壓大，且驅動電流小。
[0019]即由上述方法不能得到短溝道效應小，且閾值電壓小和驅動電流大的鰭式場效應晶體管。


【發明內容】

[0020]本發明解決的問題是現有技術中，不能得到短溝道效應小，且閾值電壓小和驅動電流大的鰭式場效應晶體管。
[0021]為解決上述問題，本發明提供一種鰭式場效應晶體管，包括:基底；位于所述基底上的鰭部；橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；源極和漏極，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露；位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁。
[0022]可選的，所述第一側墻的材料為Hf S1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3、ZrO2 或 LaAlO。
[0023]本發明還提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，包括:提供基底；在所述基底上形成鰭部；形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；形成源極、漏極以及位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；所述第一側墻覆蓋所述第一間隔區的上表面和側壁，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露。
[0024]可選的，形成源極、漏極以及位于源極一側的柵極結構側壁的第一側墻的方法包括:在所述柵極結構側壁形成第一側墻；形成所述第一側墻后，以所述第一側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極；形成源極和漏極后，去除漏極一側的第一側墻。
[0025]可選的，去除漏極一側的第一側墻的方法包括:在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平；在所述犧牲層、柵極結構和第一側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露漏極一側的第一側墻；以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除漏極一側的第一側墻；去除所述圖形化的掩膜層。
[0026]可選的，去除所述圖形化的掩膜層后，還包括:去除所述犧牲層。
[0027]可選的，形成源極、漏極以及位于源極一側的柵極結構側壁的第一側墻的方法包括:在所述柵極結構側壁形成第二側墻；形成所述第二側墻后，以所述第二側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極；形成源極和漏極后，去除柵極結構側壁的第二側墻；在所述源極一側的柵極結構側壁形成第一側墻。
[0028]可選的，去除柵極結構側壁的第二側墻的方法為濕法刻蝕或者干法刻蝕。
[0029]可選的，在所述源極一側的柵極結構側壁形成第一側墻的方法包括:在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平；在所述犧牲層上形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕所述犧牲層，在所述犧牲層中形成溝槽，所述溝槽暴露第一間隔區的上表面和側壁；在所述溝槽內形成第一側墻；去除所述圖形化的掩膜層。
[0030]可選的，去除所述圖形化的掩膜層后，還包括:去除所述犧牲層。
[0031 ]可選的，所述第一側墻的材料為 HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3、ZrO2 或 LaAlO。
[0032]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0033]所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁。這種設計具有以下優點:
[0034]首先，在柵極結構上施加電壓時，被柵極結構覆蓋的鰭部中形成反型層而成為溝道區。所述第一側墻可以維持所述柵極結構與所述第一間隔區之間較高的電容值，進而第一間隔區內聚集更多與源極中相同的多數載流子，降低源極與溝道區之間的勢壘，源極中的多數載流子在較小能量的驅動下就可以進入溝道區，且允許源極中更多的多數載流子進入溝道區，因此，所述鰭式場效應晶體管具有較低的閾值電壓，和較高的驅動電流。
[0035]其次，第二間隔區的上表面和側壁暴露，由于空氣的介電常數非常小，所述第二間隔區與所述柵極結構之間的電容值很小，第二間隔區內聚集很少與源極中相同的多數載流子，增大了漏極與溝道區之間的勢壘，抑制了所述鰭式場效應晶體管的漏致勢壘降低(DIBL, Drain Induced Barrier Lowering)效應，降低了所述鰭式場效應晶體管的短溝道效應。
[0036]再次，由于溝道區內的電場強度非常大，從源極進入溝道區的多數載流子在溝道區中獲得了很大的能量，該多數載流子能夠很容易隧穿所述第二間隔區而進入漏極，所以，所述第二間隔區并不影響所述鰭式場效應晶體管的驅動電流和閾值電壓。
[0037]本發明還提供一種鰭式場效應晶體管，包括:基底；位于所述基底上的鰭部；橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；源極和漏極，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁；位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻，第二側墻覆蓋所述第二間隔區上表面和側壁，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數。
[0038]可選的，所述第一側墻的材料為HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3、ZrO2 或 LaAlO。
[0039]本發明還提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，包括:提供基底；在所述基底上形成鰭部；形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；第一側墻覆蓋第一間隔區的上表面和側壁，第二側墻覆蓋第二間隔區的上表面和側壁。
[0040]可選的，形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻的方法包括:在所述柵極結構側壁形成第一側墻；形成所述第一側墻后，以所述第一側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極；形成源極和漏極后，去除漏極一側的第一側墻，形成溝槽；去除漏極一側的第一側墻后，在漏極一側柵極結構側壁形成第二側墻。
[0041]可選的，去除漏極一側的第一側墻的方法包括:在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平；在所述犧牲層、柵極結構和第一側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露漏極一側的第一側墻；以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除漏極一側的第一側墻；去除所述圖形化的掩膜層。
[0042]可選的，在漏極一側柵極結構側壁形成第二側墻的方法包括:刻蝕去除漏極一側的第一側墻后，所述犧牲層中形成溝槽；去除所述圖形化的掩膜層后，在所述溝槽內形成第二側墻。
[0043]可選的，形成第二側墻后，還包括:去除所述犧牲層。
[0044]可選的，形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻的方法包括:在所述柵極結構側壁形成第二側墻；形成所述第二側墻后，以所述第二側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極；形成源極和漏極后，去除源極一側的第二側墻；去除源極一側的第二側墻后，在源極一側柵極結構側壁形成第一側墻。
[0045]可選的，去除源極一側的第二側墻的方法包括:在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平；在所述犧牲層、柵極結構和第二側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露源極一側的第二側墻；以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除源極一側的第二側墻；去除所述圖形化的掩膜層。
[0046]可選的，在源極一側柵極結構側壁形成第一側墻的方法包括:刻蝕去除源極一側的第二側墻后，所述犧牲層中形成溝槽；去除所述圖形化的掩膜層后，在所述溝槽內形成第一側墻。
[0047]可選的，形成第一側墻后，還包括:去除所述犧牲層。
[0048]可選的，所述第一側墻的材料為HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3、ZrO2 或 LaAlO。
[0049]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0050]所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁；第二側墻覆蓋所述第二間隔區上表面和側壁，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數。這種設計具有以下優點:
[0051]首先，在柵極結構上施加電壓時，被柵極結構覆蓋的鰭部中形成反型層而成為溝道區。所述第一側墻可以維持所述柵極結構與所述第一間隔區之間較高的電容值，進而第一間隔區內聚集更多與源極中相同的多數載流子，降低源極與溝道區之間的勢壘，源極中的多數載流子在較小能量的驅動下就可以進入溝道區，且允許源極中更多的多數載流子進入溝道區，因此，所述鰭式場效應晶體管具有較低的閾值電壓，和較高的驅動電流。
[0052]其次，第二側墻覆蓋所述第二間隔區上表面和側壁，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數，所述第二間隔區與所述柵極結構之間的電容值很小，第二間隔區內聚集很少與源極中相同的多數載流子，增大了漏極與溝道區之間的勢壘，抑制了所述鰭式場效應晶體管的漏致勢壘降低效應，降低了所述鰭式場效應晶體管的短溝道效應。
[0053]再次，由于溝道區內的電場強度非常大，從源極進入溝道區的多數載流子在溝道區中獲得了很大的能量，該多數載流子能夠很容易隧穿所述第二間隔區而進入漏極，所以，所述第二間隔區并不影響所述鰭式場效應晶體管的驅動電流和閾值電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1至圖4是現有技術中制備鰭式場效應晶體管的方法各制作階段的立體結構示意圖；
[0055]圖5至圖12是本發明第一實施例中制備鰭式場效應晶體管的方法各制作階段的結構示意圖；
[0056]圖13至圖18是本發明第二實施例中制備鰭式場效應晶體管的方法各制作階段的結構示意圖；
[0057]圖19至圖20是本發明第三實施例中制備鰭式場效應晶體管的方法各制作階段的結構示意圖；
[0058]圖21至圖24是本發明第四實施例中制備鰭式場效應晶體管的方法各制作階段的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0059]實驗發現，現有技術中，形成源極和漏極的方法為對所述柵極結構30兩側的鰭部11進行離子注入。由于離子注入在形成側墻40后進行，所以被側墻40覆蓋的所述鰭部11不能被完全摻雜，側墻覆蓋的沒有摻雜的鰭部區域稱為間隔區。
[0060]若側墻40的介電常數大，使所述間隔區與柵極結構之間的電容很大。柵極結構上施加電壓時，由于所述間隔區與柵極結構之間的電容很大，因此間隔區與柵極結構之間形成的電場也很大，使所述間隔區聚集更多的與源漏極中相同的多數載流子，源漏極與溝道區的勢壘下降，漏極與溝道區的勢壘下降會導致DIBL效應，加劇鰭式場效應晶體管的短溝道效應。
[0061]若側墻40的介電常數小，使所述間隔區與柵極結構之間的電容很小。柵極結構上施加電壓時，由于間隔區與柵極結構之間的電容很小，因此間隔區與柵極結構之間形成的電場也很小，使所述間隔區內聚集很少與源漏極中相同的多數載流子，源漏極與溝道區的勢壘很大，導致源極中的多數載流子難以越過源極與溝道區之間勢壘，要使所述鰭式場效應晶體管開啟，就必須提高柵極結構上施加的電壓，所述鰭式場效應晶體管的閾值電壓大，且驅動電流小。
[0062]所以現有技術中，不能得到短溝道效應小，而且閾值電壓小和驅動電流大的鰭式場效應晶體管。
[0063]為此本發明提供一種鰭式場效應晶體管及其制備方法，所述鰭式場效應晶體管具有大的驅動電流、小的閾值電壓和小的短溝道效應。
[0064]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0065]第一實施例
[0066]本實施例提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，包括:
[0067]參考圖5，提供基底110。
[0068]在具體實施例中，所述基底110的材料可以為硅、硅鍺、絕緣體上硅(silicon oninsulator,簡稱SOI)等常規的半導體材料。
[0069]參考圖6，在所述基底110上形成鰭部120。
[0070]在具體實施例中，形成所述鰭部120的方法包括:
[0071]在所述基底110上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層定義鰭部的位置；
[0072]以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕部分所述基底110，形成鰭部120，并去除所述圖形化的掩膜層。
[0073]在具體實施例中，所述基底110為絕緣體上硅基底，所述絕緣體上硅基底包括底部襯底、位于底部襯底上的介質層,和位于介質層上的頂部硅層。其中，所述被刻蝕的部分所述基底110為頂部硅層。
[0074]所述鰭部120可以根據鰭式場效應晶體管的類型進行摻雜，例如，如果鰭式場效應晶體管為P型晶體管，則對所述鰭部120進行η型摻雜；如果鰭式場效應晶體管為η型晶體管，則對所述鰭部120進行P型摻雜。
[0075]在其他實施例中，所述鰭部120也可以不摻雜。
[0076]參考圖7Α和圖7Β，形成橫跨所述鰭部120的柵極結構130。
[0077]圖7Α為形成了柵極結構130的立體結構示意圖，圖7Β為圖7Α沿切線ΑΑ’所切平面的示意圖。
[0078]所述柵極結構130包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極。
[0079]在具體實施例中，所述柵極可以為金屬柵極，如鋁柵極。所述柵介質層的材料為S12, Si3N4' HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, Al2O3' La2O3' ZrO2 或 LaAlO0
[0080]在其他實施例中，所述柵介質層和所述柵極之間還形成有功函數層，其材料可以為欽、組、氣化欽、氣化組、鉆、氣化欽招、欽招鉆、釘、銅猛、氣化欽招、欽招或倆。功函數層的作用是調節鰭式場效應晶體管的閾值電壓。
[0081]在具體實施例中，所述柵極結構130的形成方法包括:
[0082]在所述基底110及所述鰭部120上形成柵介質材料層；
[0083]在所述柵介質材料層上形成柵極材料層；
[0084]在所述柵極材料層上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層定義柵極結構的位置；
[0085]以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕所述柵介質材料層和柵極材料層，形成柵介質層和柵極。然后去除所述圖形化的掩膜層。
[0086]刻蝕所述柵介質材料層和柵極材料層的方法可以為等離子體刻蝕。
[0087]接著，形成源極、漏極以及位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；所述第一側墻覆蓋所述第一間隔區的上表面和側壁，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露。其方法包括:
[0088]參考圖8，在所述柵極結構130側壁形成第一側墻141。
[0089]形成所述第一側墻141的方法包括:
[0090]在所述基底110、鰭部120和柵極結構130上形成第一側墻材料層，所述第一側墻材料層的高出所述柵極結構130的上表面；
[0091]利用回刻工藝刻蝕所述第一側墻材料層，在所述柵極結構130側壁形成第一側墻141。
[0092]在具體實施例中，控制回刻工藝的工藝參數，使所述第一側墻141的厚度為2_20nm。
[0093]第一側墻141需要具有較高的介電常數，所以所述第一側墻141的材料可以選用高 k 值的材料，如 HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO。
[0094]參考圖9，形成所述第一側墻141后，以所述第一側墻141和柵極結構130為掩膜，對所述鰭部120進行離子注入形成源極S和漏極D。
[0095]在具體實施例中，離子注入的離子源可以根據鰭式場效應晶體管的類型進行選擇，例如，如果鰭式場效應晶體管為P型晶體管，則離子注入的離子源為P型摻雜離子；如果鰭式場效應晶體管為η型晶體管，則離子注入的離子源為η型摻雜離子。
[0096]進行離子注入時，由于擴散作用，被所述第一側墻141覆蓋的鰭部120也有部分被進行了摻雜。
[0097]被所述第一側墻141覆蓋的鰭部120也有一部分未被摻雜，該部分鰭部120稱之為間隔區。其中，靠近源極S—側的間隔區標記為第一間隔區121，靠近漏極D—側的間隔區標記為第二間隔區122。
[0098]第一間隔區121的尺寸dl為柵極結構130 —側源極S的邊緣至源極S —側的柵極結構130的邊緣之間的間距，第二間隔區122的尺寸d2為柵極結構130 —側漏極D的邊緣至漏極D —側的柵極結構130的邊緣之間的間距。
[0099]參考圖1OA和圖10B，形成源極S和漏極D后，在所述基底110和鰭部120上形成犧牲層101。所述犧牲層101的上表面與所述柵極結構130的上表面相平。
[0100]圖1OA為形成了犧牲層101的剖面結構示意圖，圖1OB為圖1OA的俯視圖。
[0101]形成犧牲層101的方法包括:
[0102]在基底110、鰭部120、第一側墻141和柵極結構130上形成犧牲材料層，所述犧牲材料層的上表面高出所述柵極結構130的上表面；
[0103]采用化學機械平坦化工藝平坦化所述犧牲材料層，并露出所述柵極結構130的上表面，形成犧牲層101。
[0104]所述犧牲層101的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0105]所述犧牲層101的作用是提供平坦表面，以方便形成述圖形化的掩膜層。
[0106]參考圖11，去除所述漏極D—側的第一側墻141。
[0107]去除所述漏極D —側的第一側墻141的方法包括:
[0108]在所述犧牲層101、柵極結構130和第一側墻141上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露漏極D —側的第一側墻141 ；
[0109]以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除漏極D —側的第一側墻141 ；
[0110]去除所述圖形化的掩膜層。
[0111]去除所述漏極D—側的第一側墻141的方法為等離子體刻蝕。所述等離子體刻蝕的氣源為 02、CO2, NH3> N2 或 H2。
[0112]參考圖12，去除犧牲層101。
[0113]去除犧牲層101，相當于在源極S—側第一側墻141的側壁形成空氣側墻，所述空氣側墻與第一側墻141的介電常數不同，由此，相當于在源極S—側的柵極結構130側壁上形成了雙側墻結構，雙側墻結構可以提高柵極結構與第一間隔區121之間的電容。在柵極結構130上施加電壓時，使第一間隔區121內聚集更多與源極S中相同的多數載流子，降低源極S與溝道區之間的勢壘，源極S中的多數載流子在較小能量的驅動下就可以進入溝道區，且允許源極S中更多的多數載流子進入溝道區，因此，可以降低所述鰭式場效應晶體管的閾值電壓，并提高所述鰭式場效應晶體管的驅動電流。
[0114]本實施例制備得到的鰭式場效應晶體管具有以下優點:
[0115]首先，在柵極結構130上施加電壓時，被柵極結構130覆蓋的鰭部120中形成反型層而成為溝道區。
[0116]所述第一側墻141具有較高的介電常數，且覆蓋第一間隔區121的上表面和側壁，所述柵極結構130與所述第一間隔區121之間的電容值較高，進而第一間隔區121內聚集更多與源極S中相同的多數載流子，降低源極S與溝道區之間的勢壘，源極S中的多數載流子在較小能量的驅動下就可以進入溝道區，且允許源極S中更多的多數載流子進入溝道區，因此，所述鰭式場效應晶體管具有較低的閾值電壓，和較高的驅動電流。
[0117]其次，第二間隔區122的上表面和側壁暴露，由于空氣的介電常數非常小(約為1)，所述柵極結構130與所述第二間隔區122之間的電容值很小，第二間隔區122內聚集很少與源極S中相同的多數載流子，增大了漏極D與溝道區之間的勢壘，抑制了所述鰭式場效應晶體管的DIBL效應，降低了所述鰭式場效應晶體管的短溝道效應。
[0118]再次，由于溝道區內的電場強度非常大，從源極S進入溝道區的多數載流子在溝道區中獲得了很大的能量，該多數載流子能夠很容易隧穿所述第二間隔區122而進入漏極D，所以，所述第二間隔區122并不影響所述鰭式場效應晶體管的驅動電流和閾值電壓。
[0119]第二實施例
[0120]本實施例提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，包括:
[0121]參考圖7A和圖7B，提供基底110，在所述基底110上形成鰭部120，形成橫跨所述鰭部120的柵極結構130。
[0122]本步驟可以參考第一實施例的相關步驟。
[0123]參考圖13，在所述柵極結構130側壁形成第二側墻142 ;形成所述第二側墻142后，以所述第二側墻142和柵極結構130為掩膜，對所述鰭部120進行離子注入形成源極S和漏極D。
[0124]所述第二側墻142的材料可以為氧化硅、氮氧化硅等本領域所熟知的材料。
[0125]所述源極S與所述柵極結構130之間的鰭部120中存在第一間隔區121，所述漏極D與所述柵極結構130之間的鰭部120中存在第二間隔區122。
[0126]本步驟可以參考第一實施例的相關步驟。
[0127]參考圖14，形成源極S和漏極D后，去除柵極結構130側壁的第二側墻142。
[0128]在具體實施例中，去除柵極結構130側壁的第二側墻142的方法為濕法刻蝕或者干法刻蝕。干法刻蝕為使用O2、CO2、NH3、N2或H2的等尚子體進行刻蝕。
[0129]然后，在所述源極S —側的柵極結構130側壁形成第一側墻，所述第一側墻覆蓋所述第一間隔區121的上表面和側壁。
[0130]在所述源極S —側的柵極結構130側壁形成第一側墻的方法包括:
[0131]參考圖15，在所述基底110和鰭部120上形成犧牲層101，所述犧牲層101的上表面與所述柵極結構130的上表面相平。
[0132]本步驟可以參考第一實施例的相關步驟。
[0133]參考圖16，在所述犧牲層101中形成溝槽103，所述溝槽103暴露第一間隔區121的上表面和側壁，其方法包括:
[0134]在所述犧牲層101上形成圖形化的掩膜層；
[0135]以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕所述犧牲層101，在所述犧牲層101中形成溝槽 103。
[0136]然后去除所述圖形化的掩膜層。
[0137]參考圖17，在所述溝槽103內形成第一側墻141。
[0138]在所述溝槽103內形成第一側墻141的方法包括:
[0139]在所述溝槽103內、所述犧牲層101和所述柵極結構130上表面淀積第一側墻材料層，第一側墻材料層高出所述溝槽103 ；
[0140]采用化學機械拋光去除高出所述溝槽103的第一側墻材料層，在所述溝槽103內形成第一側墻141。
[0141]在具體實施例中，所述第一側墻141的材料為HfSi0N、Hf02、HfSi0、HfTa0、HfTi0、HfZrO> A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO0
[0142]本實施例中，使用第二側墻142作為掩膜，先形成源極S和漏極D，然后去除所述第二側墻142，并形成第一側墻141，防止了使用離子注入法形成源極S和漏極D時，對第一側墻141也進行離子注入。
[0143]參考圖18，去除所述犧牲層101。
[0144]本步驟可以參考第一實施例的相關步驟。
[0145]第三實施例
[0146]本實施例與第一實施例的區別在于:
[0147]參考圖11，去除漏極D—側的第一側墻141。
[0148]參考圖19，去除漏極D —側的第一側墻141后，所述犧牲層中形成溝槽；然后在所述溝槽內形成第二側墻142。第二側墻142的介電常數小于第一側墻141的介電常數。
[0149]在所述溝槽內形成第二側墻142的方法包括:
[0150]在所述溝槽內、所述犧牲層101和所述柵極結構130上表面淀積第二側墻材料層，第二側墻材料層高出所述溝槽；
[0151 ] 采用化學機械拋光去除高出所述溝槽的第二側墻材料層，在所述溝槽內形成第二側墻142。
[0152]參考圖20，去除所述犧牲層101。
[0153]第一側墻141和第二側墻142的材料可以參考第一實施例。
[0154]第四實施例
[0155]本實施例與第二實施例的區別在于:
[0156]參考圖13，在所述柵極結構130側壁形成第二側墻142 ;并形成源極S和漏極D。
[0157]形成源極S和漏極D后，去除源極S —側的第二側墻142，其方法包括:
[0158]參考圖21，在所述基底110和鰭部120上形成犧牲層101，所述犧牲層101的上表面與所述柵極結構130的上表面相平。
[0159]接著，在所述犧牲層101、柵極結構130和第二側墻142上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露源極S —側的第二側墻142 ；
[0160]參考圖22，以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除源極S —側的第二側墻142 ；并去除所述圖形化的掩膜層。
[0161]參考圖23，刻蝕去除源極一側的第二側墻142后，所述犧牲層101中形成溝槽；在所述溝槽內形成第一側墻141，所述第一側墻141的介電常數大于所述第二側墻142的介電常數。
[0162]在所述溝槽內形成第一側墻141的方法包括:
[0163]在所述溝槽內、所述犧牲層101和所述柵極結構130上表面淀積第一側墻材料層，第一側墻材料層高出所述溝槽；
[0164]采用化學機械拋光去除高出所述溝槽的第一側墻材料層，在所述溝槽內形成第一側墻141。
[0165]參考圖24，形成第一側墻141后，去除所述犧牲層101。
[0166]第一側墻141和第二側墻142的材料可以參考第一實施例。
[0167]第五實施例
[0168]本實施例提供一種鰭式場效應晶體管，參考圖12，包括:
[0169]基底110;
[0170]位于所述基底110上的鰭部120 ；
[0171]橫跨所述鰭部120的柵極結構130 ;
[0172]源極S和漏極D，所述源極S與所述柵極結構130之間的鰭部中存在第一間隔區121，所述漏極D與所述柵極結構130之間的鰭部中存在第二間隔區122，所述第二間隔區122的上表面和側壁暴露；
[0173]位于源極S—側柵極結構130側壁的第一側墻141，第一側墻141覆蓋所述第一間隔區121上表面和側壁。
[0174]所述柵極結構130包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極.
[0175]在具體實施例中，所述第一側墻的材料為HfS1N、HfO2、HfS1, HfTaO, HfT1,HfZrO> A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO0
[0176]第六實施例
[0177]本實施例提供一種鰭式場效應晶體管，參考圖24，包括:
[0178]基底110;
[0179]位于所述基底110上的鰭部120 ；
[0180]橫跨所述鰭部120的柵極結構130，所述柵極結構130包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；
[0181]源極S和漏極D，所述源極S與所述柵極結構130之間的鰭部中存在第一間隔區121，所述漏極D與所述柵極結構130之間的鰭部中存在第二間隔區122 ；
[0182]位于源極S—側柵極結構130側壁的第一側墻141，第一側墻141覆蓋所述第一間隔區121上表面和側壁；
[0183]位于漏極D—側柵極結構側壁的第二側墻142，第二側墻142覆蓋所述第二間隔區122上表面和側壁，第二側墻142的介電常數小于第一側墻141的介電常數。
[0184]在具體實施例中，所述第一側墻141的材料為HfSi0N、Hf02、HfSi0、HfTa0、HfTi0、HfZrO> A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO0
[0185]所述第二側墻142的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等本領域所熟知的材料。
[0186]雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種鰭式場效應晶體管，其特征在于，包括: 基底； 位于所述基底上的鰭部； 橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；源極和漏極，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露； 位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁。
2.如權利要求1所述的鰭式場效應晶體管，其特征在于，所述第一側墻的材料為HfS1N, HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La203、ZrO2 或 LaAlO。
3.—種鰭式場效應晶體管，其特征在于，包括: 基底； 位于所述基底上的鰭部； 橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極；源極和漏極，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區； 位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，第一側墻覆蓋所述第一間隔區上表面和側壁； 位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻，第二側墻覆蓋所述第二間隔區上表面和側壁，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數。
4.如權利要求3所述的鰭式場效應晶體管，其特征在于，所述第一側墻的材料為HfS1N, HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La203、ZrO2 或 LaAlO。
5.一種鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底； 在所述基底上形成鰭部； 形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極； 形成源極、漏極以及位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；所述第一側墻覆蓋所述第一間隔區的上表面和側壁，所述第二間隔區的上表面和側壁暴露。
6.如權利要求5所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成源極、漏極以及位于源極一側的柵極結構側壁的第一側墻的方法包括: 在所述柵極結構側壁形成第一側墻； 形成所述第一側墻后，以所述第一側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極； 形成源極和漏極后，去除漏極一側的第一側墻。
7.如權利要求6所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除漏極一側的第一側墻的方法包括:在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平; 在所述犧牲層、柵極結構和第一側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露漏極一側的第一側墻； 以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除漏極一側的第一側墻； 去除所述圖形化的掩膜層。
8.如權利要求7所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除所述圖形化的掩膜層后，還包括: 去除所述犧牲層。
9.如權利要求5所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成源極、漏極以及位于源極一側的柵極結構側壁的第一側墻的方法包括: 在所述柵極結構側壁形成第二側墻； 形成所述第二側墻后，以所述第二側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極； 形成源極和漏極后，去除柵極結構側壁的第二側墻； 在所述源極一側的柵極結構側壁形成第一側墻。
10.如權利要求9所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除柵極結構側壁的第二側墻的方法為濕法刻蝕或者干法刻蝕。
11.如權利要求10所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，在所述源極一側的柵極結構側壁形成第一側墻的方法包括: 在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平; 在所述犧牲層上形成圖形化的掩膜層； 以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕所述犧牲層，在所述犧牲層中形成溝槽，所述溝槽暴露第一間隔區的上表面和側壁； 在所述溝槽內形成第一側墻； 去除所述圖形化的掩膜層。
12.如權利要求11所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除所述圖形化的掩膜層后，還包括: 去除所述犧牲層。
13.如權利要求5所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側墻的材料為 HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO。
14.一種鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底； 在所述基底上形成鰭部； 形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述柵極結構包括柵介質層和位于柵介質層上的柵極； 形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻，第二側墻的介電常數小于第一側墻的介電常數，所述源極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第一間隔區，所述漏極與所述柵極結構之間的鰭部中存在第二間隔區；第一側墻覆蓋第一間隔區的上表面和側壁，第二側墻覆蓋第二間隔區的上表面和側壁。
15.如權利要求14所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻的方法包括: 在所述柵極結構側壁形成第一側墻； 形成所述第一側墻后，以所述第一側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極； 形成源極和漏極后，去除漏極一側的第一側墻，形成溝槽； 去除漏極一側的第一側墻后，在漏極一側柵極結構側壁形成第二側墻。
16.如權利要求15所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除漏極一側的第一側墻的方法包括: 在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平; 在所述犧牲層、柵極結構和第一側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露漏極一側的第一側墻； 以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除漏極一側的第一側墻； 去除所述圖形化的掩膜層。
17.如權利要求16所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，在漏極一側柵極結構側壁形成第二側墻的方法包括: 刻蝕去除漏極一側的第一側墻后，所述犧牲層中形成溝槽； 去除所述圖形化的掩膜層后，在所述溝槽內形成第二側墻。
18.如權利要求17所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成第二側墻后,還包括: 去除所述犧牲層。
19.如權利要求14所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成源極、漏極、位于源極一側柵極結構側壁的第一側墻，以及位于漏極一側柵極結構側壁的第二側墻的方法包括: 在所述柵極結構側壁形成第二側墻； 形成所述第二側墻后，以所述第二側墻和柵極結構為掩膜，對所述鰭部進行離子注入形成源極和漏極； 形成源極和漏極后，去除源極一側的第二側墻； 去除源極一側的第二側墻后，在源極一側柵極結構側壁形成第一側墻。
20.如權利要求19所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，去除源極一側的第二側墻的方法包括: 在所述基底和鰭部上形成犧牲層，所述犧牲層的上表面與所述柵極結構的上表面相平; 在所述犧牲層、柵極結構和第二側墻上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露源極一側的第二側墻； 以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕去除源極一側的第二側墻； 去除所述圖形化的掩膜層。
21.如權利要求20所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，在源極一側柵極結構側壁形成第一側墻的方法包括: 刻蝕去除源極一側的第二側墻后，所述犧牲層中形成溝槽； 去除所述圖形化的掩膜層后，在所述溝槽內形成第一側墻。
22.如權利要求21所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，形成第一側墻后,還包括: 去除所述犧牲層。
23.如權利要求14所述的鰭式場效應晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側墻的材料為 HfS1N、HfO2, HfS1, HfTaO, HfT1, HfZrO, A1203、La2O3> ZrO2 或 LaAlO。
【文檔編號】H01L21/336GK104425594SQ201310365874
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司