双沟道FinFET器件及其制造方法技术

本发明专利技术提出了一种双沟道FinFET器件及其制造方法，石墨烯与基片之间具有良好的界面性质，当对石墨烯进行单侧氟化后所得到的氟化石墨烯不仅具有高的致密性与结构强度，而且可以从金属性半导体转变为二维绝缘材料，因此将氟化石墨烯作为界面钝化层应用于FET器件中。由于氟化石墨烯能够有效抑制界面互扩散行为，尤其是抑制氧原子向基片的扩散，避免不稳定氧化物以及界面缺陷所导致的电荷陷阱的形成，使器件性能得到很大提升，栅极漏电流能够大幅度降低。

Double channel FinFET device and manufacturing method thereof

The invention provides a dual channel FinFET device and its manufacturing method, with good interface properties between graphene and the substrate, when the fluorographene obtained by fluorination of graphene after unilateral not only has the compactness and high structural strength, but also from the semi metallic conductor into two-dimensional insulating material. Therefore the fluorographene passivation layer as the interface used in the FET devices. Because the fluorographene can effectively restrain the interfacial diffusion behaviors, especially the inhibition of oxygen atoms diffusing into the substrate, avoiding the formation of unstable oxide charge trapping and interface defects caused by the performance of the device is improved greatly, the gate leakage current can be greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种双沟道FinFET器件及其制造方法。
技术介绍
MOSFET(金属氧化半导体场效应晶体管)是大部分半导体器件的主要构件，当沟道长度小于100nm时，传统的MOSFET中，由于围绕有源区的半导体衬底的半导体材料使源极和漏极区间互动，漏极与源极的距离也随之缩短，产生短沟道效应，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，如此便使亚阀值漏电(Subthrehholdleakage)现象更容易发生。FinFET器件称为鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor；FinFET)是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。FinFET器件是通常构建在大块半导体基板或绝缘体上半导体(SOI)基板上的非平面的结构，其结构通常在绝缘体上硅(SOI)基片上形成，包括狭窄而孤立的硅条(即垂直型的沟道结构，也称鳍片)，鳍片两侧带有栅极结构。FinFET器件是场效应晶体管(FET)，其可以包括垂直半导体鳍片，而不是具有围绕鳍片卷绕的单态、双态或三态栅极的平面的半导体表面。由于FinFET具有功耗低，尺寸更小的优点，现已受到业界的广泛重视。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双沟道FinFET器件及其制造方法，形成双沟道，利用石墨烯作为界面钝化层能够有效的抑制界面互扩散行为。为了实现上述目的本专利技术提出了一种双沟道FinFET器件，包括：基片、第一沟道、源漏区、第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构，其中，所述第一沟道及源漏区均形成在所述基片内，所述源漏区分别位于所述第一沟道的两端，所述第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构依次形成在所述第一沟道及源漏区上，所述第一钝化层和第二钝化层为氟化石墨烯，第二沟道为石墨烯。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件中，所述栅极结构包括栅介质层、栅极及侧墙，所述栅介质层形成在所述第二钝化层上，所述栅极形成在所述栅介质层上，所述侧墙形成在所述栅介质层及栅极的两侧。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件中，所述栅介质层为二氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化铪，其厚度范围是1nm～3nm。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件中，所述栅极材质为NiAu或CrAu，其厚度范围是100nm～300nm。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件中，还包括源漏电极，所述源漏电极形成在所述侧墙的两侧，位于所述源漏区之上。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件中，所述基片为绝缘体上硅或者绝缘体上锗。在本专利技术中，还提出了一种双沟道FinFET器件的制造方法，包括步骤：提供基片，所述基片上形成有鳍形结构；在所述鳍形结构上依次形成第一钝化层、第二沟道、第二钝化层、栅介质层及栅极，所述第一钝化层和第二钝化层均为氟化石墨烯，第二沟道为石墨烯；在所述基片内形成源漏区，所述源漏区位于所述栅极两侧的基片内；在所述栅极及栅介质层两侧形成侧墙。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述第一钝化层的形成步骤包括：在所述鳍形结构表面形成石墨烯；对所述石墨烯进行氟化处理，形成氟化石墨烯作为第一钝化层。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述第二沟道及第二钝化层的形成步骤包括：在所述第一钝化层表面形成石墨烯；对所述石墨烯进行表面部分氟化处理，形成氟化石墨烯作为第二钝化层，所述石墨烯作为第二沟道。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述氟化处理采用CF4或C4F8对石墨烯进行等离子体处理。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，采用CVD、PVD、ALD、ALE、MBE、MOCVD、UHCVD、RTCVD或者MEE工艺形成石墨烯。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述基片的形成步骤包括：提供绝缘体上硅或者绝缘体上锗，并进行N型或者P型离子注入形成阱区；对所述绝缘体上硅或者绝缘体上锗进行干法刻蚀，形成鳍形结构。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述栅介质层采用CVD、ALD或者MOCVD工艺形成。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述栅极采用PVD、MOCVD或者ALD工艺形成。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述栅极的形成步骤包括：在所述栅介质层表面形成金属层；采用干法刻蚀所述金属层及栅介质层，形成栅极，所述栅极及栅介质层位于所述第一沟道上方。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，注入N型离子或者P型离子至所述基片内形成源漏区。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，在形成所述侧墙之后，在所述侧墙两侧的第二钝化层表面形成源漏区电极。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，所述源漏区电极包括Ti和形成在Ti表面的Au。进一步的，在所述的双沟道FinFET器件的制造方法中，在所述双沟道FinFET器件的源漏区形成肖特基接触。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：石墨烯与基片之间具有良好的界面性质，当对石墨烯进行单侧氟化后所得到的氟化石墨烯不仅具有高的致密性与结构强度，而且可以从金属性半导体转变为二维绝缘材料，因此将氟化石墨烯作为界面钝化层应用于FET器件中。由于氟化石墨烯能够有效抑制界面互扩散行为，尤其是抑制氧原子向基片的扩散，避免不稳定氧化物以及界面缺陷所导致的电荷陷阱的形成，使器件性能得到很大提升，栅极漏电流能够大幅度降低。附图说明图1为本专利技术一实施例中双沟道FinFET器件的制造方法的流程图；图2至图11为本专利技术一实施例中双沟道FinFET器件制备过程中沿沟道方向的剖面示意图；图12至图18为本专利技术一实施例中双沟道FinFET器件制备过程中沿垂直沟道方向的剖面示意图；图19为本专利技术一实施例中双沟道FinFET器件未开启时的能带原理示意图；图20为本专利技术一实施例中N型双沟道FinFET器件开启时的能带原理示意图；图21为本专利技术一实施例中P型双沟道FinFET器件开启时的能带原理示意图；图22为本专利技术一实施例中具有肖特基特性的双沟道FinFET器件未开启时的能带原理示意图；图23为本专利技术一实施例中具有肖特基特性的双沟道FinFET器件开启时的能带原理示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的双沟道FinFET器件及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双沟道FinFET器件，其特征在于，包括：基片、第一沟道、源漏区、第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构，其中，所述第一沟道及源漏区均形成在所述基片内，所述源漏区分别位于所述第一沟道的两端，所述第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构依次形成在所述第一沟道及源漏区上，所述第一钝化层和第二钝化层为氟化石墨烯，第二沟道为石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种双沟道FinFET器件，其特征在于，包括：基片、第一沟道、源漏区、第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构，其中，所述第一沟道及源漏区均形成在所述基片内，所述源漏区分别位于所述第一沟道的两端，所述第一钝化层、第二沟道、第二钝化层及栅极结构依次形成在所述第一沟道及源漏区上，所述第一钝化层和第二钝化层为氟化石墨烯，第二沟道为石墨烯。2.如权利要求1所述的双沟道FinFET器件，其特征在于，所述栅极结构包括栅介质层、栅极及侧墙，所述栅介质层形成在所述第二钝化层上，所述栅极形成在所述栅介质层上，所述侧墙形成在所述栅介质层及栅极的两侧。3.如权利要求2所述的双沟道FinFET器件，其特征在于，所述栅介质层为二氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化铪，其厚度范围是1nm～3nm。4.如权利要求2所述的双沟道FinFET器件，其特征在于，所述栅极材质为NiAu或CrAu，其厚度范围是100nm～300nm。5.如权利要求2所述的双沟道FinFET器件，其特征在于，还包括源漏电极，所述源漏电极形成在所述侧墙的两侧，位于所述源漏区之上。6.如权利要求1所述的双沟道FinFET器件，其特征在于，所述基片为绝缘体上硅或者绝缘体上锗。7.一种双沟道FinFET器件的制造方法，其特征在于，包括步骤：提供基片，所述基片上形成有鳍形结构；在所述鳍形结构上依次形成第一钝化层、第二沟道、第二钝化层、栅介质层及栅极，所述第一钝化层和第二钝化层均为氟化石墨烯，第二沟道为石墨烯；在所述基片内形成源漏区，所述源漏区位于所述栅极两侧的基片内；在所述栅极及栅介质层两侧形成侧墙。8.如权利要求7所述的双沟道FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述第一钝化层的形成步骤包括：在所述鳍形结构表面形成石墨烯；对所述石墨烯进行氟化处理，形成氟化石墨烯作为第一钝化层。9.如权利要求7所述的双沟道FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述第二沟道及...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，张汝京，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31