鳍式场效应晶体管的形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的牺牲层进行退火，使牺牲层中的杂质离子扩散到与凹槽接触的鳍部中，形成掺杂区；去除所述牺牲层。本发明专利技术的方法形成掺杂区中杂质离子能均匀分布，并且掺杂区的位置较为精确，有效的提高了防止热载流子注入的效果或者源区和漏区之间穿通的效果。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体制作领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
本专利技术随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，CriticalDimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应晶体管(FinFET)作为常规器件的替代得到了广泛的关注。现有技术的一种鳍式场效应晶体管形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸出的鳍部，鳍部一般是通过对半导体衬底刻蚀后得到的；形成覆盖所述半导体衬底的表面以及鳍部的部分侧壁表面的隔离层；形成横跨在所述鳍部侧壁和顶部表面的栅极结构，栅极结构包括栅介质层和位于栅介质层上的栅电极；在栅极结构两侧的鳍部内形成浅掺杂源漏区；在栅极结构两侧的鳍部内形成深掺杂源漏区，深掺杂源漏区的深度大于浅掺杂源漏区的深度。现有形成的鳍式场效应晶体管性能仍有待提升。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是怎样防止鳍式场效应晶体管的热载流子注入效应或者提高防穿通效果。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的牺牲层进行退火，使牺牲层中的杂质离子扩散到与凹槽接触的鳍部中，形成掺杂区；去除所述牺牲层。可选的，所述牺牲层的材料为锗化硅或碳化硅。可选的，所述牺牲层中杂质离子的浓度为1E18～1E21atom/cm3，所述牺牲层的厚度为10～200埃。可选的，掺杂有杂质离子的牺牲层的形成工艺为原位掺杂选择性外延工艺。可选的，所述杂质离子为P、As、B、Al、In、N、C、Ge、F或S。可选的，所述形成的鳍式场效应晶体管为N型的鳍式场效应晶体管或P型的鳍式场效应晶体管。可选的，所述掺杂区作为浅掺杂源漏区，或者所述掺杂区作为防穿通掺杂区。可选的，所述退火的温度为500～1200摄氏度，时间为1～600秒，氛围为N2、Ar、He或N2O。可选的，还包括：去除牺牲层后，在栅极结构两侧的鳍部中形成源漏区。本专利技术还提供了另外一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成第一凹槽；在所述第一凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的第一牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的第一牺牲层进行第一退火，第一牺牲层中的杂质离子扩散到与第一凹槽接触的鳍部中，形成第一掺杂区；去除所述第一牺牲层；去除第一牺牲层后，刻蚀栅极结构两侧的鳍部形成第二凹槽，所述第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度；在所述第二凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的第二牺牲层，所述第二牺牲层中掺杂的杂质离子类型与第一牺牲层中掺杂的杂质离子的类型不同；对所述第二牺牲层进行第二退火，使得第二牺牲层中的杂质离子扩散到与第二凹槽接触的鳍部中，形成第二掺杂区；去除第二牺牲层。可选的，其特征在于，所述第一牺牲层或第二牺牲层的材料为锗化硅或碳化硅。可选的，所述第一牺牲层或第二牺牲层中杂质离子的浓度为1E18～1E21atom/cm3，所述牺牲层的厚度为10～200埃。可选的，第一牺牲层和第二牺牲层的形成工艺为原位掺杂选择性外延工艺。可选的，当形成N型的鳍式场效应晶体管时，所述第一牺牲层中的杂质离子为P、As、N、C、Ge、F或S，所述第二牺牲层中的杂质离子为B、Al或In；当形成P型的鳍式场效应晶体管时，所述第一牺牲层中的杂质离子为B、Al、In、N、C、Ge、F或S，所述第二牺牲层中的杂质离子为P或As。可选的，所述第一凹槽为矩形槽或“U”形槽，所述第二凹槽为矩形槽、“U”形槽或sigma形凹槽。可选的，去除第一牺牲层后，直接沿第一凹槽继续刻蚀鳍部，形成第二凹槽。可选的，去除第一牺牲层后，形成填充第一凹槽的第一填充层；刻蚀栅极结构两侧的第一填充层和部分鳍部，形成第二凹槽。可选的，去除第二牺牲层后，形成填充第二凹槽的源漏区。可选的，去除第二牺牲层后，形成填充第二凹槽的半导体层；刻蚀栅极结构两侧的半导体层和部分鳍部，形成第三凹槽，所述第三凹槽的深度大于第二凹槽的深度；形成填充满第三凹槽的源漏区。可选的，去除第二牺牲层后，继续沿第二凹槽刻蚀鳍部，形成第四凹槽，第四凹槽的深度大于第二凹槽的深度；形成填充满第四凹槽的源漏区。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的鳍式场效应晶体管的形成方法，在刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成凹槽后，在所述凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的牺牲层进行退火，使牺牲层中的杂质离子扩散到与凹槽接触的鳍部中，形成掺杂区。牺牲层为膜层结构，可以采用沉积工艺形成，在牺牲层中可以自掺杂杂质离子，使得牺牲层在厚度较均匀的同时，杂质离子在牺牲层中可以均匀分布，在进行退火时，牺牲层中杂质离子会均匀的扩散到凹槽接触的鳍部中，使得形成掺杂区中的杂质离子能均匀分布，并且位置较为精确，当形成的掺杂区作为浅掺杂源漏区时，有效提高了防止鳍式场效应晶体管的热载流子注入效应的效果，当形成的掺杂区作为防穿通掺杂区时，有效的提高了防止形成的源区和漏区之间穿通的效果。进一步，掺杂有杂质离子的牺牲层的形成工艺为原位掺杂选择性外延工艺，牺牲层可以有选择性的形成在凹槽的侧壁和底部表面，采用原位掺杂的方式可以在牺牲层中均匀的掺杂杂质离子，杂质离子的浓度分布比较均匀。进一步，所述牺牲层中掺杂的杂质离子为P、As、N、C、Ge、F或S，待形成晶体管为N型的鳍式场效应晶体管时，形成的掺杂区作为浅掺杂源漏区；所述牺牲层中掺杂的杂质离子为B、Al或In，当待形成晶体管为P型的鳍式场效应晶体管时，形成的掺杂区作为浅掺杂源漏区。进一步，所述牺牲层210中掺杂的杂质离子为P、As、N、C、Ge、F或S，待形成晶体管为P型的鳍式场效应晶体管时，形成的掺杂区作为防穿通掺杂区；所述牺牲层210中掺杂的杂质离子为B、Al或In，当待形成晶体管为N型的鳍式场效应晶体管时，形成的掺杂区作为防穿通掺杂区。进一步，所述退火的温度为500～1200摄氏度，时间为1～600秒，氛围为N2、Ar、He或N2O，以使得大部分杂质离子能扩散到鳍部中，并且不同位置的扩散速度较为均匀，以使得形成掺杂区中的杂质离子分布更为均匀。进一步，在刻蚀填充层之前，可以在侧墙的侧壁表面形成第二侧墙，以调节形成的第二凹槽相对于栅极结构的位置。本专利技术的鳍式场效应晶体管，刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成第一凹槽后，在所述第一凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的第一牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的第一牺牲层进行第一退火，第一牺牲层中的杂质离子扩散到与第一凹槽接触的鳍部中，形成第一掺杂区；去除所述第一牺牲层；去除第一牺牲层后，刻蚀栅极结构两侧的鳍部形成第二凹槽，所述第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度；在所述第二凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的牺牲层进行退火，使牺牲层中的杂质离子扩散到与凹槽接触的鳍部中，形成掺杂区；去除所述牺牲层。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的牺牲层进行退火，使牺牲层中的杂质离子扩散到与凹槽接触的鳍部中，形成掺杂区；去除所述牺牲层。2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为锗化硅或碳化硅。3.如权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层中杂质离子的浓度为1E18～1E21atom/cm3，所述牺牲层的厚度为10～200埃。4.如权利要求1或3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，掺杂有杂质离子的牺牲层的形成工艺为原位掺杂选择性外延工艺。5.如权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述杂质离子为P、As、B、Al、In、N、C、Ge、F或S。6.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述形成的鳍式场效应晶体管为N型的鳍式场效应晶体管或P型的鳍式场效应晶体管。7.如权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述掺杂区作为浅掺杂源漏区，或者所述掺杂区作为防穿通掺杂区。8.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述退火的温度为500～1200摄氏度，时间为1～600秒，氛围为N2、Ar、He或N2O。9.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：去除牺牲层后，在栅极结构两侧的鳍部中形成源漏区。10.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨覆盖部分鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构；刻蚀栅极结构两侧的鳍部，形成第一凹槽；在所述第一凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的第一牺牲层；对所述掺杂有杂质离子的第一牺牲层进行第一退火，第一牺牲层中的杂质离子扩散到与第一凹槽接触的鳍部中，形成第一掺杂区；去除所述第一牺牲层；去除第一牺牲层后，刻蚀栅极结构两侧的鳍部形成第二凹槽，所述第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度；在所述第二凹槽的侧壁和底部表面形成掺杂有杂质离子的第二牺牲层，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹国宾，
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