in部分2-2 (图示水平部分)。
[0036]如框03所示，步骤S03:在NMOS区域的所述衬底上依次形成一蚀刻停止层和一应力层，将所述栅极结构覆盖。
[0037]请参阅图4和图5。图5是与图4对应的步骤S03中形成的器件剖面结构示意图。接下来，在所述衬底I上，可先依次全面沉积一蚀刻停止层7和一应力层8，并将所述栅极结构6覆盖。可选地，所述蚀刻停止层7可以采用沉积氧化硅或氮氧化硅材料形成；所述应力层8可以采用沉积具有拉应力的氮化硅或碳化硅材料形成。作为一优选的实施例，可将所述蚀刻停止层?的沉积厚度控制在5?100A的范围。然后，通过蚀刻工艺去除PMOS区域覆盖的应力层和蚀刻停止层，保留图示NMOS区域覆盖的应力层8和蚀刻停止层7。作为一可选的实施方式，可采用湿法工艺去除PMOS区域覆盖的所述应力层及蚀刻停止层。进一步地，在进行所述湿法工艺时，可采用磷酸作为蚀刻药液来去除PMOS区域覆盖的所述应力层，以及采用氢氟酸作为蚀刻药液来去除所述蚀刻停止层。
[0038]从图5可以看出，由于栅极结构6下方沟道位置以外的Fin已被部分去除(剩下图示位于沟道处的Fin部分2-1和沟道Fin部分2_1以外的Fin部分2_2)，使后续在衬底I上沉积的蚀刻停止层7和应力层8能够紧靠沟道的两侧，应力层8可以直接对沟道两侧施加拉应力；并且，应力在沟道两侧的接触作用面积也得到明显的增大(这是由于沟道以外的Fin被部分去除而暴露出Fin部分2-1的竖直面的缘故)，从而对沟道形成更强的应力效果，因此，可获得更高的电子迀移率。在栅极与Fin结构之间具有常规的栅氧5结构。
[0039]如框04所示，步骤S04:执行一高温退火过程，然后，去除所述应力层及蚀刻停止层，使所述应力层直接作用于Fin沟道两侧的拉应力得到保留。
[0040]请参阅图6(图6与图3的图形结构一致)。接下来，通过执行一次高温退火过程，使所述应力层8材料、例如氮化硅或碳化硅在高温退火时具有对沟道两侧形成的拉应力。然后，去除所述应力层8及蚀刻停止层7。由于PMOS区域覆盖的应力层及蚀刻停止层已在之前被去除，所以，本步骤只需对剩余的NMOS区域覆盖的应力层及蚀刻停止层进行去除即可。作为一可选的实施方式，可采用湿法工艺去除NMOS区域覆盖的所述应力层及蚀刻停止层。进一步地，在进行所述湿法工艺时，可采用磷酸作为蚀刻药液来去除所述应力层，以及采用氢氟酸作为蚀刻药液来去除所述蚀刻停止层。图6显示去除所述应力层8及蚀刻停止层7后的器件结构已恢复成与图3 —致的状态。
[0041]通过高温退火作用，即使在将所述应力层从沟道两侧去除后，也可使所述应力层直接作用于Fin沟道两侧的拉应力得到保留，即可使沟道仍然保持在受到拉应力有效作用的状态。作为一可选的实施方式，所述高温退火可采用快速热退火(rapid thermalanneal,RTA)工艺或闪光退火(Flash Anneal)工艺进行，其极短的处理时间可有效避免高温对器件其他结构的不利影响。
[0042]如框05所示，步骤S05:恢复形成所述栅极下方沟道位置以外的部分Fin，以形成新的Fin结构。
[0043]请参阅图7。在通过拉应力作用使沟道获得了更高的电子迀移率后，接下来，需要对原有被部分去除了的Fin结构进行恢复，以形成FinFET器件的固有功能。作为一可选的实施方式，可利用外延生长工艺，在沟道(栅极结构6)两侧蚀刻剩下的Fin部分2-2的部位上继续生长新的Fin2-3，直至完全恢复图2中原有的Fin结构2。接下来，即可继续进行FinFET器件后续工艺的制造。
[0044]这样，采用本发明的上述方法，即可将应力记忆技术从对平面半导体器件的应用，进一步应用于三维FinFET结构的NMOS上。通过先去除栅极两侧的部分Fin，并通过在沟道两侧沉积应力层，使应力层将拉应力直接作用于Fin沟道两侧，并使得Fin沟道的应力接触面积增大，可对NMOS沟道形成更强的应力效果，从而获得更高的电子迀移率；之后，通过再次恢复生成原有的Fin结构，来形成完整的FinFET结构，使FinFET器件中NMOS的性能得到了明显提尚。
[0045]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤SOl:提供一半导体衬底，在所述衬底上形成Fin结构以及栅极和栅极侧壁； 步骤S02:将所述栅极下方沟道位置以外的Fin部分去除； 步骤S03:在NMOS区域的所述衬底上依次形成一蚀刻停止层和一应力层，将所述栅极结构覆盖； 步骤S04:执行一高温退火过程，然后，去除所述应力层及蚀刻停止层，使所述应力层直接作用于Fin沟道两侧的拉应力得到保留； 步骤S05:恢复形成所述栅极下方沟道位置以外的部分Fin，以形成新的Fin结构。2.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述Fin结构由单晶娃构成。3.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述栅极由多晶硅、金属或者金属硅化物构成。4.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述蚀刻停止层为氧化硅或氮氧化硅。5.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述应力层为具有拉应力的氮化硅或碳化硅。6.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，步骤S05中，利用外延生长工艺来恢复形成所述栅极下方沟道位置以外的部分Fin。7.根据权利要求1或4所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述蚀刻停止层的厚度为5?100A。8.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，所述高温退火采用快速热退火工艺或闪光退火工艺进行。9.根据权利要求1所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，步骤S04中，采用湿法工艺去除所述应力层及蚀刻停止层。10.根据权利要求9所述的利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，其特征在于，进行所述湿法工艺时，采用磷酸去除所述应力层，采用氢氟酸去除所述蚀刻停止层。
【专利摘要】本发明公开了一种利用应力记忆技术制造FinFET结构的方法，包括在衬底上形成Fin结构以及栅极和栅极侧壁，将栅极下方沟道位置以外的Fin部分去除，在NMOS区域的衬底上依次形成一蚀刻停止层和一应力层，将栅极结构覆盖，执行一高温退火过程，然后，去除应力层及蚀刻停止层，使应力层直接作用于Fin沟道两侧的拉应力得到保留，并恢复形成栅极下方沟道位置以外的部分Fin，以形成新的Fin结构。本发明使应力层将拉应力直接作用于Fin沟道两侧，并使得Fin沟道的应力接触面积增大，可对NMOS沟道形成更强的应力效果，从而获得更高的电子迁移率，提高了半导体的性能。
【IPC分类】H01L21/336
【公开号】CN104900528
【申请号】CN201510173993
【发明人】黄秋铭
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月13日