專利名稱：鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝，特別涉及一種鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法。
技術(shù)背景
自集成電路發(fā)明以來，其性能一直穩(wěn)步提高。性能的提高主要是通過不斷縮小集成電路器件的尺寸來實現(xiàn)的。目前，集成電路器件(如M0SFET)的特征尺寸已縮小到納米尺度。在此尺度下，各種基本的和實際的限制開始出現(xiàn)，使得建立在硅平面CMOS技術(shù)之上的集成電路技術(shù)的發(fā)展正遭受前所未有的挑戰(zhàn)。一般認(rèn)為，經(jīng)過努力，CMOS技術(shù)仍有可能推進到20納米甚至10納米技術(shù)節(jié)點，但在45納米節(jié)點之后，傳統(tǒng)的平面CMOS技術(shù)將很難進一步發(fā)展，新的技術(shù)必須適時產(chǎn)生。在所提出的各種新技術(shù)當(dāng)中，多柵MOS器件技術(shù)被認(rèn)為是最有希望在亞45納米節(jié)點后得到應(yīng)用的技術(shù)。與傳統(tǒng)單柵器件相比，多柵器件具有更強的短溝道抑制能力，更好的亞閾特性、更高的驅(qū)動能力以及能帶來更高的電路密度。
目前，多柵MOS器件中的鰭型場效應(yīng)晶體管(Fin Field Effect Transistor)因其自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可由常規(guī)的硅平面CMOS工藝來實現(xiàn)，從而成為最有希望的多柵MOS器件。
請參考圖1及圖2,其中，圖1為現(xiàn)有的轄型場效應(yīng)晶體管中轄體的立體不意圖， 圖2為現(xiàn)有的鰭型場效應(yīng)晶體管的剖面示意圖。如圖2所示,鰭型場效應(yīng)晶體管10包括: SOI襯底100 ;通過刻蝕所述SOI襯底100形成的鰭體110，其中，所述鰭體110的整體寬度一致；以及形成于所述鰭體110上的柵極120及源/漏極130。該鰭型場效應(yīng)晶體管10可有效抑制硅平面CMOS的短溝道效應(yīng)等問題，但是，在該鰭型場效應(yīng)晶體管10中，被柵極120 覆蓋的柵區(qū)鰭體150具有很高的溫度，通常在5. OX IO2K 5. 2 X IO2K,而這么高的溫度將降低鰭型場效應(yīng)晶體管10的性能，特別地，柵區(qū)鰭體150下部的非有源區(qū)的高溫對鰭型場效應(yīng)晶體管10的性能影響更大。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法，以解決現(xiàn)有的鰭型場效應(yīng)晶體管柵區(qū)鰭體的溫度過高，從而降低了鰭型場效應(yīng)晶體管的性能的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，包括提供 SOI襯底；刻蝕所述SOI襯底以形成鰭體，所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，其中，第二部分的寬度大于第一部分的寬度；對所述鰭體進行氧化處理；在所述鰭體上形成柵極及源/漏極。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，對所述鰭體進行氧化處理后， 所述第一部分的材料全部為二氧化硅。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述SOI襯底由上至下依次包括頂層硅、埋置氧化層及背襯底。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，在所述SOI襯底上形成鰭體的步驟包括刻蝕所述頂層硅以形成第一鰭體，所述第一鰭體包括第一部分及位于第一部分之上的初始部分，所述初始部分的寬度與所述第一部分的寬度相同；在所述第一部分兩側(cè)形成保護層；對所述初始部分進行處理，形成第二部分，所述第二部分的寬度大于所述第一部分的寬度。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，利用硅的回流工藝對所述初始部分進行處理。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，在利用硅的回流工藝對所述初始部分進行處理后，還包括利用氫氣退火工藝對所述初始部分進行處理。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述保護層的材料為二氧化硅。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述柵極為金屬柵極。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述第一部分的寬度為10納米 25納米，所述第二部分的寬度為20納米 70納米。
本發(fā)明還提供一種鰭型場效應(yīng)晶體管， 包括S0I襯底；通過刻蝕所述SOI襯底形成的鰭體，其中，所述鰭體經(jīng)過了氧化處理，且所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，所述第二部分的寬度大于第一部分的寬度；形成于所述鰭體上的柵極及源/漏極。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管中，所述第一部分的材料全部為二氧化硅。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管中，所述柵極為金屬柵極。
可選的，在所述的鰭型場效應(yīng)晶體管中，所述第一部分的寬度為10納米 25納米，所述第二部分的寬度為20納米 70納米。
在本發(fā)明提供的鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法中，所述鰭體的第二部分的寬度大于第一部分的寬度，能夠降低所述鰭型場效應(yīng)晶體管柵區(qū)鰭體的溫度，通?？山抵?4.1XlO2K 4.4Χ102Κ;特別地，所述第一部分(通常包括所述柵區(qū)鰭體下部的非有源區(qū)) 的溫度將降至4.1 X IO2K 4. 2 X IO2K,從而提高了鰭型場效應(yīng)晶體管的性能；此外，所述鰭體的第一部分全部為二氧化硅也可進一步降低柵區(qū)鰭體的溫度，提高鰭型場效應(yīng)晶體管的性能。


圖1是現(xiàn)有的鰭型場效應(yīng)晶體管中鰭體的立體示意圖2是現(xiàn)有的轄型場效應(yīng)晶體管的首I]面不意圖3是本發(fā)明實施例的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法的流程示意圖4a 4f是本發(fā)明實施例的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中形成鰭體的側(cè)視示意圖5是本發(fā)明實施例的轄型場效應(yīng)晶體管的主視不意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法作進一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
請參考圖3，其為本發(fā)明實施例的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法的流程示意圖。如圖3所示，所述鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法包括如下步驟
S300 :提供 SOI 襯底；
S310 :刻蝕所述SOI襯底以形成鰭體，所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，其中，第二部分的寬度大于第一部分的寬度；
S320 :對所述鰭體進行氧化處理；
S330 :在所述鰭體上形成柵極及源/漏極。
具體地，請參考圖4a 4f，其為本發(fā)明實施例的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法中形成鰭體的剖面示意圖。
首先，如圖4a所示，提供SOI襯底400，所述SOI襯底400由上至下依次包括頂層硅401、埋置氧化層402及背襯底403。
其次，如圖4b所示，刻蝕所述SOI襯底400的頂層硅401以形成第一鰭體410，所述第一鰭體410包括第一部分411及位于第一部分411之上的初始部分412，此步驟中，所述初始部分412的寬度與所述第一部分411的寬度相同。
在本實施例中，所述第一鰭體410可通過以下步驟形成首先，在所述頂層硅401 上形成光阻層(未圖示)，對所述光阻層進行光刻工藝以形成圖案化的光阻；然后，以所述圖案化的光阻為掩模，利用干法刻蝕工藝或者濕法刻蝕工藝對所述頂層硅401進行刻蝕， 從而形成第一鰭體410。通常，在此所形成的第一鰭體410的形狀為長方體，在圖4b中，第一鰭體410的水平寬度為長方體的寬度，第一鰭體410的豎直高度為長方體的高度，而圖4b 中未示出的與所述寬度、高度垂直的一個維度，即為長方體形的長度。在本實施例中，所形成的第一部分411的寬度為10納米 25納米，當(dāng)然，在本實施例 中，所述初始部分412的寬度也為10納米 25納米；所述第一部分411的高度為10納米 200納米。
接著，如圖4c所示，在所述第一部分411兩側(cè)形成保護層420。在本實施例中，所述保護層420的材料為二氧化硅，可以利用物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝或者原子層沉積工藝等工藝形成所述保護層420。優(yōu)選地，所述保護層420的厚度與所述第一部分411的高度相同，即在本實施例中，所述保護層420的厚度為10納米 200納米。通過所述保護層420可有效保護所述第一部分411，防止所述第一部分411在后續(xù)的工藝過程， 特別是后續(xù)的回流工藝過程中被改變。
然后，如圖4d所示，對所述初始部分412進行處理，形成第二部分412’，所述第二部分412’的寬度大于所述第一部分411的寬度。所述第一部分411與所述第二部分412’ 組成鰭體410’。在本實施例中，利用娃的回流工藝(reflow)對所述初始部分412進行處理。所述回流工藝的溫度為300°C 1200°C，所述回流工藝的工藝時間為5分鐘 40分鐘。 通過所述回流工藝便可形成所述第二部分412’，在本實施例中，所述第二部分412’的寬度為20納米 70納米。進一步的，在利用硅的回流工藝對所述初始部分412進行處理后，還利用氫氣退火工藝對所述初始部分412進行處理，即利用氫氣對利用硅的回流工藝所形成的第二部分412’進行退火處理，從而可修復(fù)回流工藝所引起的第二部分412’表面的不平整，提高產(chǎn)品的可靠性。所述退火工藝的工藝溫度優(yōu)選為200°C 900°C，所述退火工藝的工藝時間為優(yōu)選3分鐘 10分鐘。
接著,如圖4e所示,去除所述保護層420。
最后，如圖4f所示，對所述鰭體410’進行氧化處理。在本實施例中，利用氧化處理使得所述第一部分411的材料全部為二氧化硅，所述第二部分412’接近表面的部分為二氧化硅。
在本實施例中，使所述鰭體410’的第二部分412’的寬度大于第一部分411的寬度，能夠降低后續(xù)所形成的鰭型場效應(yīng)晶體管柵區(qū)鰭體的溫度，通?？山抵?.1 X IO2K 4. 4X IO2K,特別地，所述第一部分411 (通常包括所述柵區(qū)鰭體下部的非有源區(qū))的溫度將降至4.1XlO2K 4. 2 X IO2K,從而提高了鰭型場效應(yīng)晶體管的性能。此外，所述鰭體410’ 的第一部分411全部為二氧化硅也可進一步降低柵區(qū)鰭體的溫度，提高鰭型場效應(yīng)晶體管的性能。
請參考圖5，其為本發(fā)明實施例的鰭型場效應(yīng)晶體管的主視示意圖。在形成所述鰭體410’之后，在所述鰭體410’上形成柵極430及源/漏極440。在本實施例中，在所述鰭體410’上形成柵金屬層，刻蝕所述柵金屬層以形成金屬柵極430 ;在所述金屬柵極430兩側(cè)形成側(cè)墻，以所述側(cè)墻為掩膜進行離子注入工藝以形成源/漏極440，從而形成鰭型場效應(yīng)晶體管40。其中，形成柵極430與源/漏極440的工藝與現(xiàn)有的鰭型場效應(yīng)晶體管中形成柵極及源/漏極的工藝兼容，在此不再贅述。
根據(jù)本發(fā)明的另一面，還提供一種通過上述方法所形成的鰭型場效應(yīng)晶體管，所述鰭型場效應(yīng)晶體管40包括
SOI 襯底；
通過刻蝕所述SOI襯底形成的鰭體，并且所述鰭體經(jīng)過了氧化處理，所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，其中，第二部分的寬度大于第一部分的覽度；以及
形成于所述鰭體上的柵極及源/漏極。
進一步的，所述第一部分的材料全部為二氧化硅；所述柵極為金屬柵極；所述第一部分的寬度優(yōu)選為10納米 25納米，所述第二部分的寬度優(yōu)選為20納米 70納米。
上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，包括 提供SOI襯底； 刻蝕所述SOI襯底以形成鰭體，所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，其中，第二部分的寬度大于第一部分的寬度； 對所述鰭體進行氧化處理； 在所述鰭體上形成柵極及源/漏極。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，對所述鰭體進行氧化處理后，所述第一部分的材料全部為二氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述SOI襯底由上至下依次包括頂層硅、埋置氧化層及背襯底。
4.如權(quán)利要求3所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述SOI襯底上形成鰭體的步驟包括 刻蝕所述頂層硅以形成第一鰭體，所述第一鰭體包括第一部分及位于第一部分之上的初始部分，所述初始部分的寬度與所述第一部分的寬度相同； 在所述第一部分兩側(cè)形成保護層； 對所述初始部分進行處理，形成第二部分，所述第二部分的寬度大于所述第一部分的覽度。
5.如權(quán)利要求4所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，利用硅的回流工藝對所述初始部分進行處理。
6.如權(quán)利要求5所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在利用硅的回流工藝對所述初始部分進行處理后，還包括利用氫氣退火工藝對所述初始部分進行處理。
7.如權(quán)利要求4所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述保護層的材料為二氧化硅。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述柵極為金屬柵極。
9.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的鰭型場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一部分的寬度為10納米 25納米，所述第二部分的寬度為20納米 70納米。
10.一種鰭型場效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括 SOI襯底； 通過刻蝕所述SOI襯底形成的鰭體，其中，所述鰭體經(jīng)過了氧化處理，且所述鰭體包括第一部分及位于所述第一部分之上的第二部分，所述第二部分的寬度大于第一部分的寬度； 形成于所述鰭體上的柵極及源/漏極。
11.如權(quán)利要求10所述的鰭型場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第一部分的材料全部為二氧化硅。
12.如權(quán)利要求10或11所述的鰭型場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述柵極為金屬柵極。
13.如權(quán)利要求10或11所述的鰭型場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第一部分的寬度為10納米 25納米，所述第二部分的寬度為20納米 70納米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鰭型場效應(yīng)晶體管及其制造方法，本發(fā)明通過使所述鰭體的第二部分的寬度大于第一部分的寬度，能夠降低所述鰭型場效應(yīng)晶體管柵區(qū)鰭體的溫度，通?？山抵?.1×102K～4.4×102K；特別地，所述第一部分(通常包括所述柵區(qū)鰭體下部的非有源區(qū))的溫度將降至4.1×102K～4.2×102K，從而提高了鰭型場效應(yīng)晶體管的性能；此外，所述鰭體的第一部分全部為二氧化硅也可進一步降低柵區(qū)鰭體的溫度，提高鰭型場效應(yīng)晶體管的性能。
文檔編號H01L29/06GK103000524SQ201110270300
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者張海洋, 周俊卿 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司