一种Ω型顶栅结构的鳍式场效应晶体管及其制备方法与流程

文档序号:11836914 阅读: 来源:国知局

技术特征:

1.一种Ω型顶栅结构鳍式场效应晶体管,其特征在于,包括半导体衬底、器件隔离、Ω型Fin沟道区、源区、漏区、栅电极层、层间介质、接触孔和Metal 0;其中,在半导体衬底上形成源区、漏区以及连接二者的Ω型Fin沟道区和器件隔离;在器件隔离的部分表面上形成栅电极层,栅电极层包括栅线条和栅引出区,栅线条覆盖部分Ω型Fin沟道区的两个侧壁和上表面,栅引出区连接栅线条;层间介质覆盖源区、漏区、Ω型Fin沟道区、栅电极层和器件隔离;在层间介质中形成接触孔,暴露出部分源区、漏区和栅引出区的上表面;在接触孔中填充金属Metal 0。

2.如权利要求1所述的Ω型顶栅结构的鳍式场效应晶体管的制备方法,其步骤包括:

A.提供一半导体衬底;

B.形成沟道区的掩膜图形,掩膜线宽用于定义Ω型Fin顶部的线宽;

B1.淀积一层介质材料作为第一掩膜层;

B2.通过光刻技术定义Ω型Fin顶部的线条宽度;

B3.利用光刻胶为掩蔽,各向异性刻蚀第一掩膜层,形成矩形Fin掩膜,矩形Fin掩膜的线宽即为Ω型Fin顶部的线条宽度;

B4.去胶;

C.形成源区、漏区、初步的Fin沟道区以及器件隔离;

C1.淀积一层介质材料作为第二掩膜层,第一掩膜层被第二掩膜层覆盖,对第二掩膜层进行平坦化;

C2.通过光刻技术定义源区和漏区;

C3.各向异性刻蚀第二掩膜层和衬底材料,刻蚀掉的衬底材料厚度即为Ω型Fin顶部的高度;

C4.去胶;

C5.淀积一层和第一掩膜层相同的介质材料并回刻,形成侧墙掩膜;

C6.各向异性刻蚀衬底材料,刻蚀掉的衬底材料厚度即为Ω型Fin下方的高度;

C7.形成器件之间的隔离;

D.形成Ω型的Fin沟道区;

D1.采用热氧化工艺削减初步的Fin沟道区,形成完整的Ω型Fin沟道区,氧化的时间决定了Ω型Fin沟道区下底线宽;

D2.去除第二掩膜层;

E.源漏注入和制备栅电极;

E1.通过离子注入技术对源漏进行重掺杂,并激活退火;

E2.去除第一掩膜层、侧墙掩膜和氧化削减形成的氧化硅;

E3.形成一层栅电极层;

E4.通过光刻技术定义栅电极的图形;

E5.以光刻胶为掩蔽,各向异性刻蚀栅电极层,形成跨过沟道区的栅线条和栅引出区,栅线条覆盖在Ω型Fin沟道区的顶部和侧壁;

E6.去胶;

F.形成各端的金属接触;

F1.淀积层间介质;

F2.通过化学机械抛光实现平坦化;

F3.通过光刻技术定义源、漏、栅各端的接触孔;

F4.各向异性刻蚀层间介质,露出栅引出区和源、漏区的上表面;

F5.去胶;

F6.在各接触孔中填充金属Metal 0;

F7.通过对金属Metal 0进行化学机械平坦化,实现器件之间的导电层分离,达到器件隔离的效果;

G.最后进入常规后端工艺,完成器件制备。

3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤A中所述半导体衬底,包括体硅衬底,SOI衬底,体锗衬底或GOI衬底。

4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤C中对于体硅衬底、体锗衬底使用阱隔离加浅槽隔离;对于SOI衬底、GOI衬底使用浅槽隔离或岛隔离。

5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B、E中所述光刻为电子束光刻或193nm浸没式光刻。

6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B、C、F中所述淀积为原子层淀积ALD、低压化学气相淀积LPCVD、等离子体增强化学气相淀积PECVD、电感耦合等离子体增强化学气相淀积ICPECVD或溅射。

7.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤C中所述第二掩膜层2的介质材料对第一掩膜层的各项异性腐蚀速率大于5:1。

8.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤D中采用热氧化方法是干氧氧化、湿氧氧化或氢氧合成氧化。

9.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤E中退火方式采用快速热退火、尖峰退火、闪耀退火和激光退火中的一种。

10.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤E中,当衬底是硅基衬底,是栅氧化层搭配多晶硅栅形成栅电极层,此时采用干氧氧化制备栅氧化层,采用LPCVD制备多晶硅栅;或是高K栅介质搭配金属栅形成栅电极层,此时采用ALD制备高K栅介质,采用PVD制备金属栅;若衬底为锗基衬底,采用高K栅介质搭配金属栅形成栅电极层,此时采用ALD制备高K栅介质,采用PVD制备金属栅。

11.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤B、C、E和F中各向异性刻蚀采用如反应离子刻蚀RIE或电感耦合等离子体ICP。

12.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤F中所述作为导电层的填充金属Metal 0为W、Cu、Al、Ti、Pt及其复合金属叠层。

13.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤F中填充金属采用蒸发、溅射、电镀和化学气相淀积中的一种。

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