晶体管及其形成方法技术

技术编号:18052493 阅读:41 留言:0更新日期:2018-05-26 09:35
一种晶体管及其形成方法,方法包括:提供衬底;在所述衬底上形成栅极结构;在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区;对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入;在防扩散离子注入后,进行退火工艺处理以激活源漏掺杂区中的掺杂离子。本发明专利技术提供的晶体管的形成方法,通过对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入,可以有效阻挡掺杂离子由源漏掺杂区向沟道区域的扩散,从而降低短沟道效应的发生几率,进而提高晶体管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
晶体管及其形成方法
专利技术涉及半导体领域,尤其涉及一种晶体管及其形成方法。
技术介绍
在半导体制造中,随着超大规模集成电路的发展,集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小,MOSFET器件的沟道长度也相应不断缩短。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,因此栅极对沟道的控制能力随之变差,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,为了更好适应特征尺寸的减小,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晶体管过渡,如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET的栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制。与平面MOSFET器件相比,栅对沟道的控制能力更强,从而能够很好的抑制短沟道效应。但是,现有技术形成的晶体管的电学性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管及其形成方法,提高晶体管的电学性能。为解决上述问题,本专利技术提供了一种晶体管的形成方法,包括:提供衬底;在所述衬底上形成栅极结构;在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区;对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入;在防扩散离子注入后,进行退火工艺处理以激活源漏掺杂区中的掺杂离子。可选的,所述防扩散离子注入步骤包括:对所述源漏掺杂区进行碳离子或氮离子注入。可选的,所述防扩散离子注入的离子为碳离子,离子注入的能量范围为5-15keV,剂量范围为1.0E14-2.0E15atm/cm2;或者,所述防扩散离子注入的离子为氮离子,离子注入的能量范围为3-12keV,剂量范围为1.0E14-2.0E15atm/cm2。可选的,所述形成方法还包括:在衬底上形成栅极结构之后,在栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区之前,在所述栅极结构两侧的侧壁上形成第一侧墙;在形成源漏掺杂区之后,进行防扩散离子注入之前,去除所述第一侧墙,露出栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底;所述对源漏掺杂区进行防扩散离子注入的步骤中,还对露出的栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底进行防扩散离子注入。可选的,所述第一侧墙的材料为氮化硅。可选的,所述形成方法还包括:在形成栅极结构之后,形成第一侧墙之前,在栅极结构两侧的侧壁上形成偏移侧墙;对偏移侧墙露出的栅极结构两侧衬底进行轻掺杂离子注入,形成轻掺杂区;对偏移侧墙露出的栅极结构两侧衬底进行口袋离子注入,形成口袋离子注入区;去除所述第一侧墙的步骤中,去除所述第一侧墙露出所述轻掺杂区和所述口袋离子注入区;对所述栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底进行防扩散离子注入的步骤包括:对所述轻掺杂区和所述口袋离子注入区进行防扩散离子注入。可选的,所述形成方法还包括:进行防扩散离子注入之后,进行退火工艺处理之前,形成覆盖栅极结构侧壁的第二侧墙。可选的,所述第二侧墙的材料为氮化硅。可选的,所述形成第二侧墙层的步骤包括:形成保型覆盖所述栅极结构和所述源漏掺杂区的绝缘层;去除部分厚度的所述绝缘层,位于所述栅极结构侧壁上的剩余绝缘层用作第二侧墙;去除部分厚度的所述绝缘层的步骤中,位于所述源漏掺杂区上的剩余绝缘层用作防扩散层。可选的,所述防扩散层的厚度为10-60埃。可选的,所述提供衬底的步骤包括:形成衬底以及位于衬底表面的多个分立的鳍部,所述衬底包括用于形成N型器件的第一区域和用于形成P型器件的第二区域,位于第一区域衬底上的鳍部为第一鳍部,位于第二区域衬底上的鳍部为第二鳍部;所述在衬底表面形成栅极结构的步骤包括:形成横跨所述第一鳍部的第一栅极结构和横跨所述第二鳍部的第二栅极结构,所述第一栅极结构覆盖第一鳍部的部分顶部和侧壁表面,所述第二栅极结构覆盖所述第二鳍部的部分顶部和侧壁表面。所述在栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区的步骤包括:在所述第一栅极结构两侧的第一鳍部内形成第一源漏掺杂区;在所述第二栅极结构两侧的第二鳍部内形成第二源漏掺杂区;对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入的步骤包括:对所述第一源漏掺杂区和第二源漏掺杂区均进行防扩散离子注入;进行退火工艺处理以激活源漏掺杂区中的掺杂离子的步骤包括:对所述第一源漏掺杂区和第二源漏掺杂区均进行退火工艺处理以激活第一源漏掺杂区和第二源漏掺杂区中的掺杂离子。相应的,本专利技术还提供一种晶体管,包括:衬底;栅极结构,位于所述衬底上;源漏掺杂区,位于所述栅极结构两侧的衬底内,其中,所述源漏掺杂区内具有防扩散离子。可选的,所述防扩散离子为碳离子或氮离子。可选的,所述防扩散离子为碳离子,所述碳离子的掺杂浓度为2E18-3E21atm/cm3;所述防扩散离子为氮离子,所述氮离子的掺杂浓度为2E18-2.5E21atm/cm3。可选的,所述栅极结构和源漏掺杂区之间暴露出部分所述衬底,所述暴露出的衬底内具有所述防扩散离子。可选的,所述晶体管还包括:位于所述栅极结构和源漏掺杂区之间衬底内的轻掺杂区和口袋离子注入区;所述轻掺杂区和口袋离子注入区内具有所述防扩散离子。可选的,所述晶体管还包括:位于所述栅极结构侧壁上的侧墙,以及位于所述源漏掺杂区上的防扩散层,且所述侧墙和防扩散层的材料相同。可选的,所述侧墙的材料为氮化硅。可选的,所述防扩散层的厚度为10-60埃。可选的,所述晶体管还包括位于所述衬底表面多个分立的鳍部,所述衬底包括具有N型器件的第一区域和具有P型器件的第二区域,位于第一区域衬底上的鳍部为第一鳍部,位于第二区域衬底上的鳍部为第二鳍部;所述栅极结构包括横跨所述第一鳍部的第一栅极结构和横跨所述第二鳍部的第二栅极结构,所述第一栅极结构覆盖所述第一鳍部的部分顶部和侧壁表面,所述第二栅极结构覆盖所述第二鳍部的部分顶部和侧壁表面;所述源漏掺杂区包括位于所述第一栅极结构两侧第一鳍部内的第一源漏掺杂区、以及位于所述第二栅极结构两侧第二鳍部的第二源漏掺杂区;所述第一源漏掺杂区和第二源漏掺杂区内具有所述防扩散离子。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术提供的晶体管的形成方法,在栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区后,对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入,然后对所述源漏掺杂区进行退火工艺处理。由于所述退火工艺处理是在防扩散离子注入之后进行的,因此在防扩散离子注入之前,可以减少掺杂离子由源漏掺杂区向沟道区域扩散;且注入到源漏掺杂区的防扩散离子可以占据晶格间隙位,从而有效阻挡掺杂离子由源漏掺杂区向沟道区域的扩散,从而降低了短沟道效应的发生几率,进而提高晶体管的电学性能。可选方案中,在形成源漏掺杂区后,去除所述第一侧墙层,露出栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底,而后对源漏掺杂区进行防扩散离子注入的过程中,也对露出的栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底进行防扩散离子注入。注入到栅极结构和源漏掺杂区之间衬底中的防扩散离子也可以阻挡掺杂离子继续向沟道区域扩散,从而降低短沟道效应的发生几率,进而提高晶体管的电学性能。可选方案中,在进行防扩散离子注入之后,进行退火工艺处理之前,在所述源漏掺杂区上形成防扩散层,位于源漏掺杂区和栅极结构之间的防扩散层可以降低源漏掺杂区的掺杂离子向沟道区域扩散,从而降低短沟道效应的发生几率,进而提高晶体管的电学性能。本专利技术提供一种晶体管,所述本文档来自技高网...
晶体管及其形成方法

【技术保护点】
一种晶体管的形成方法,包括:提供衬底;在所述衬底上形成栅极结构;在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区;对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入;在防扩散离子注入后,进行退火工艺处理以激活源漏掺杂区中的掺杂离子。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的形成方法,包括:提供衬底;在所述衬底上形成栅极结构;在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区;对所述源漏掺杂区进行防扩散离子注入;在防扩散离子注入后,进行退火工艺处理以激活源漏掺杂区中的掺杂离子。2.如权利要求1所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述防扩散离子注入步骤包括:对所述源漏掺杂区进行碳离子或氮离子注入。3.如权利要求2所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述防扩散离子注入的离子为碳离子,离子注入的能量范围为5-15keV,剂量范围为1.0E14-2.0E15atm/cm2;或者,所述防扩散离子注入的离子为氮离子,离子注入的能量范围为3-12keV,剂量范围为1.0E14-2.0E15atm/cm2。4.如权利要求1所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述形成方法还包括:在衬底上形成栅极结构之后,在栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区之前,在所述栅极结构两侧的侧壁上形成第一侧墙;在形成源漏掺杂区之后,进行防扩散离子注入之前,去除所述第一侧墙,露出栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底;所述对源漏掺杂区进行防扩散离子注入的步骤中,还对露出的栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底进行防扩散离子注入。5.如权利要求4所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述第一侧墙的材料为氮化硅。6.如权利要求4所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述形成方法还包括:在形成栅极结构之后,形成第一侧墙之前,在栅极结构两侧的侧壁上形成偏移侧墙;对所述偏移侧墙露出的栅极结构两侧衬底进行轻掺杂离子注入,形成轻掺杂区;对所述偏移侧墙露出的栅极结构两侧衬底进行口袋离子注入,形成口袋离子注入区;去除所述第一侧墙的步骤中,去除所述第一侧墙露出所述轻掺杂区和所述口袋离子注入区;对所述栅极结构和源漏掺杂区之间的衬底进行防扩散离子注入的步骤包括:对所述轻掺杂区和所述口袋离子注入区进行防扩散离子注入。7.如权利要求4所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述形成方法还包括:进行防扩散离子注入之后,进行退火工艺处理之前,形成覆盖栅极结构侧壁的第二侧墙。8.如权利要求7所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述第二侧墙的材料为氮化硅。9.如权利要求7所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述形成第二侧墙层的步骤包括:形成保型覆盖所述栅极结构和所述源漏掺杂区的绝缘层;去除部分厚度的所述绝缘层,位于所述栅极结构侧壁上的剩余绝缘层用作第二侧墙;去除部分厚度的所述绝缘层的步骤中,位于所述源漏掺杂区上的剩余绝缘层用作防扩散层。10.如权利要求9所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述防扩散层的厚度为10-60埃。11.如权利要求1所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述提供衬底的步骤包括:形成衬底以及位于衬底表面的多个分立的鳍部,所述衬底包括用于形成N型器件的第一区域和用于形成P型器件的...

【专利技术属性】
技术研发人员:周飞
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

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1