鳍式场效应管的形成方法技术

技术编号:15643628 阅读:202 留言:0更新日期:2017-06-16 18:05
一种鳍式场效应管的形成方法,包括:提供衬底,所述衬底表面形成有若干分立的鳍部,所述衬底表面还形成有覆盖鳍部部分侧壁表面的隔离层,且所述隔离层顶部低于鳍部顶部;对所述鳍部进行掺杂处理;在进行所述掺杂处理之后,采用气体团簇离子束工艺对所述鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层;去除所述修复层;在去除所述修复层之后,形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面。本发明专利技术提高了形成的鳍式场效应管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应管的形成方法
本专利技术涉及半导体制造
,特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展,半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小,不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度,增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。然而,随着器件沟道长度的缩短,器件源极与漏极间的距离也随之缩短,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,使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象,即所谓的短沟道效应(SCE:short-channeleffects)更容易发生。因此,为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求,半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡,如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中,栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制,具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力,能够很好的抑制短沟道效应;且FinFET相对于其他器件,具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。然而,现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法,改善形成的鳍式场效应管的电学性能。为解决上述问题,本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法,包括:提供衬底,所述衬底表面形成有若干分立的鳍部,所述衬底表面还形成有覆盖鳍部部分侧壁表面的隔离层,且所述隔离层顶部低于鳍部顶部;对所述鳍部进行掺杂处理;在进行所述掺杂处理之后,采用气体团簇离子束工艺对所述鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层;去除所述修复层;在去除所述修复层之后,形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面。可选的,所述修复性处理适于改善鳍部顶部和侧壁的表面粗糙度。可选的,所述修复性处理采用的气体包括含氧气体。可选的,所述含氧气体为O2、O3或H2O。可选的,所述修复性处理采用的气体还包括Ar、N2或He。可选的,所述气体团簇离子束工艺的工艺参数包括:提供刻蚀气体和O2,还提供Ar、N2或He中的一种或多种气体,刻蚀气体为卤族元素、碳元素、氢元素或氮元素中的一种或多种组成的化合物气体,刻蚀气体气压大于等于1个标准大气压,刻蚀气体经过电离形成气体团簇的离子束,其中,离子束加速电场强度小于或等于100kv,离子束能量小于或等于100kev,离子束剂量小于或等于1E17cluster/cm2。可选的,所述鳍部的材料为硅;所述修复层的材料为氧化硅。可选的,所述修复层的厚度为0.5纳米至1纳米。可选的,采用湿法刻蚀工艺,去除所述修复层。可选的,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为稀释的氢氟酸溶液,稀释的氢氟酸溶液中去离子水与氢氟酸的体积比为200:1至500:1。可选的,在对所述鳍部进行掺杂处理之前,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成屏蔽层;在进行所述修复性处理之前,去除位于鳍部顶部表面和侧壁表面的屏蔽层。可选的,采用原子层沉积工艺形成所述屏蔽层。可选的,所述屏蔽层的材料为氧化硅或氮氧化硅。可选的,采用离子注入工艺进行所述掺杂处理;所述掺杂处理的掺杂离子为N型离子或P型离子。可选的,在去除所述修复层之后、形成所述栅极结构之前,还包括步骤:对所述鳍部顶部表面和侧壁表面进行清洗处理。可选的,所述栅极结构包括栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层。可选的,形成所述栅极结构的工艺步骤包括:在所述鳍部顶部表面和侧壁表面、以及隔离层表面形成栅介质膜;在所述栅介质膜表面形成栅电极膜;图形化所述栅电极膜以及栅介质膜,形成所述栅极结构。可选的,所述衬底包括第一区域和第二区域,其中,第一区域为NMOS区域或PMOS区域,第二区域为NMOS区域或PMOS区域。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术提供的鳍式场效应管的形成方法的技术方案中,在对鳍部进行掺杂处理之后、形成栅极结构之前,采用气体团簇离子束工艺对鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在受到晶格损伤的鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层,当去除所述修复层之后,鳍部顶部表面和侧壁表面的晶格缺陷被去除,且鳍部顶部和侧壁表面的平坦度得到改善,使得后续形成的栅极结构与鳍部之间的界面性能得到提高,所述栅极结构与鳍部之间接触紧密,从而提高形成的鳍式场效应管的电学性能。进一步,所述修复性处理采用的气体包括含氧气体,使得气体团簇离子束中具有氧离子,所述氧离子不仅能够对鳍部顶部和侧壁进行物理轰击,还能够将鳍部顶部和侧壁表面氧化,从而有效改善去除修复层之后鳍部顶部和侧壁表面平坦度。进一步,所述修复性处理采用的气体还包括Ar、N2或He,使得气体团簇离子束中具有Ar离子、N离子或He离子,所述Ar离子、N离子或He离子能够对鳍部顶部和侧壁进行物理轰击,从而进一步改善鳍部顶部和侧壁表面平坦度。附图说明图1至图10为本专利技术一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知,现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。经研究发现,栅极结构中的栅介质层与鳍部之间的界面性能差,是导致鳍式场效应管中电学性能差的一个重要原因之一。为此,本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法,提供衬底,所述衬底表面形成有若干分立的鳍部,所述衬底表面还形成有覆盖鳍部部分侧壁表面的隔离层,且所述隔离层顶部低于鳍部顶部;对所述鳍部进行掺杂处理;在进行所述掺杂处理之后,采用气体团簇离子束工艺对所述鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层;去除所述修复层;在去除所述修复层之后,形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面。本专利技术在形成栅极结构之前,采用气体团簇离子束工艺对鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,形成修复层,所述修复性处理能够改善鳍部顶部和侧壁表面粗糙度度,在去除修复层之后,所述鳍部具有较高的表面平坦度,且鳍部表面受到损伤的晶格被去除,使得形成的栅极结构与鳍部之间具有良好的界面性能,所述栅极结构与鳍部接触紧密,从而提高形成的鳍式场效应管的电学性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1至图10为本专利技术一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。参考图1,提供衬底200以及位于衬底200表面的若干分立的鳍部201。所述衬底200可以为硅衬底或者为绝缘体上的硅衬底,所述衬底200还可以为锗衬底、锗化硅衬底、砷化镓衬底或者绝缘体上的硅衬底。所述衬底200包括第一区域I和第二区域II,第一区域I为NMOS区域或PMOS区域,第二区域II为NMOS区域或PMOS区域。本实施例以形成的鳍式场效应管为CMOS器件为例,其中,第一区域I为PMOS区域,第二区域II为NMOS区域,所述第一区域I衬底200表面形成有分立的鳍部201,所述第二区域II衬底200表面形成有分立的鳍部201。所述鳍部201的材料包括硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓。本实施例中,所述鳍部201的材料与衬底200的材料相同。在一个实施例中,形成所述衬底200以及鳍本文档来自技高网
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鳍式场效应管的形成方法

【技术保护点】
一种鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,包括:提供衬底,所述衬底表面形成有若干分立的鳍部,所述衬底表面还形成有覆盖鳍部部分侧壁表面的隔离层,且所述隔离层顶部低于鳍部顶部;对所述鳍部进行掺杂处理;在进行所述掺杂处理之后,采用气体团簇离子束工艺对所述鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层;去除所述修复层;在去除所述修复层之后,形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,包括:提供衬底,所述衬底表面形成有若干分立的鳍部,所述衬底表面还形成有覆盖鳍部部分侧壁表面的隔离层,且所述隔离层顶部低于鳍部顶部;对所述鳍部进行掺杂处理;在进行所述掺杂处理之后,采用气体团簇离子束工艺对所述鳍部顶部和侧壁进行修复性处理,在所述鳍部顶部表面和侧壁表面形成修复层;去除所述修复层;在去除所述修复层之后,形成横跨所述鳍部的栅极结构,所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部表面和侧壁表面。2.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述修复性处理适于改善鳍部顶部和侧壁的表面粗糙度。3.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述修复性处理采用的气体包括含氧气体。4.如权利要求3所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述含氧气体为O2、O3或H2O。5.如权利要求3所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述修复性处理采用的气体还包括Ar、N2或He。6.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述气体团簇离子束工艺的工艺参数包括:提供刻蚀气体和O2,还提供Ar、N2或He中的一种或多种气体,刻蚀气体为卤族元素、碳元素、氢元素或氮元素中的一种或多种组成的化合物气体,刻蚀气体气压大于等于1个标准大气压,刻蚀气体经过电离形成气体团簇的离子束,其中,离子束加速电场强度小于或等于100kv,离子束能量小于或等于100kev,离子束剂量小于或等于1E17cluster/cm2。7.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述鳍部的材料为硅;所述修复层的材料为氧化硅。8.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法,其特征在于,所述修复层的厚度为0.5纳米至1纳...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵海
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造上海有限公司中芯国际集成电路制造北京有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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