鳍式场效应管及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种鳍式场效应管及其形成方法，所述鳍式场效应管的形成方法包括：提供衬底，衬底上具有多个鳍部，所述多个鳍部呈阵列排布；在所述鳍部之间形成隔离层，沿鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第一隔离层，沿垂直鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第二隔离层；去除部分厚度的第一隔离层；在剩余第一隔离层上形成隔离结构；形成所述隔离结构之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱；减薄所述隔离结构和隔离层。本发明专利技术形成的鳍式场效应管的电学性能得到提高。

Fin type field effect transistor and its forming method

The invention provides a fin-type field effect transistor and a forming method thereof. The forming method of the fin-type field effect transistor includes: providing a substrate with a plurality of fins arranged in an array on the substrate; forming an isolation layer between the fins, and the isolation layer between the fins extending along the direction of the fin is a first isolation layer along the fin. The isolation layer between the fins in the direction of vertical fin extension is the second isolation layer; the first isolation layer with partial thickness is removed; an isolation structure is formed on the remaining first isolation layer; after the isolation structure is formed, the fin is ion implanted to form a trap in the fin; and the isolation structure and the isolation layer are thinned. The electrical performance of the fin field effect tube formed by the invention is improved.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应管及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的飞速发展，半导体器件的特征尺寸不断缩小。半导体器件特征尺寸的减小对半导体器件的性能提出了更高的要求。目前，金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸正在不断变小。为了适应工艺节点的减小，MOSFET场效应管的沟道长度也在逐渐缩短。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，沟道长度的缩短容易造成栅极对沟道控制能力变差的问题，从而使栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，进而造成亚阀值漏电现象，即出现短沟道效应(short-channeleffects，SCE)。因此，为了更好地适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式晶体管(如鳍式场效应管)过渡。鳍式场效应晶体管具有很好的沟道控制能力，可以减小短沟道效应。然而，现有技术鳍式场效应晶体管存在电学性能不能满足半导体领域技术发展需求的问题。因此，如何提高鳍式场效应管的电学性能，成为亟需解决的问题。
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及其形成方法，提高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，衬底上具有多个鳍部，所述多个鳍部呈阵列排布；在所述鳍部之间形成隔离层，沿鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第一隔离层，沿垂直鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第二隔离层；去除部分厚度的第一隔离层；在剩余第一隔离层上形成隔离结构；形成所述隔离结构之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱；减薄所述隔离结构和隔离层。可选的，在所述鳍部之间形成隔离层的步骤之后，去除部分厚度的第一隔离层的步骤之前，所述形成方法还包括：在所述鳍部和所述隔离层上形成初始图形层，所述初始图形层具有图形开口，所述图形开口露出部分鳍部之间的第一隔离层；去除部分厚度的第一隔离层的步骤包括：以所述初始图形层为掩膜去除部分厚度的第一隔离层，剩余第一隔离层与所述初始图形层围成开口；形成隔离结构的步骤包括：在所述开口中形成隔离结构。可选的，在所述开口中形成所述隔离结构的步骤包括：在所述开口中填充隔离材料层，所述隔离材料层顶部高于所述初始图形层顶部；采用退火工艺处理所述隔离材料层；平坦化所述隔离材料层，形成所述隔离结构，所述隔离结构顶部与所述初始图形层顶部齐平。可选的，填充所述隔离材料层的工艺为高宽深比化学气相沉积。可选的，所述高宽深比化学气相沉积的工艺参数包括：在温度为30摄氏度至90摄氏度下，通入NH3和O2，通入气体的流量为20sccm至10000sccm，压强为0.01torr至100torr。可选的，所述退火工艺的参数包括：温度为800摄氏度至1100摄氏度；退火时间为5分钟至100分钟。可选的，在剩余第一隔离层上形成隔离结构的步骤之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱的步骤之前，所述形成方法还包括：去除部分厚度的初始图形层，使剩余初始图形层顶部低于所述隔离结构顶部，形成图形层；形成阱的步骤包括：对所述图形层下方的鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱。可选的，所述图形层的厚度在100埃至400埃的范围内。可选的，所述图形层的材料为氮化硅。可选的，所述形成阱的步骤包括：对所述鳍部进行离子注入；对离子注入后的所述鳍部进行退火处理。可选的，所述采用退火处理的步骤中，退火温度为950摄氏度至1050摄氏度，时间为5s至30s。可选的，对所述鳍部进行离子注入的步骤包括：所述注入离子为磷离子，所述磷离子注入能量为100kev至250kev，注入剂量为1.0E13atom/cm2至4.0E14atom/cm2；或者，所述注入离子为硼离子，所述硼离子注入能量为30kev至100kev，注入剂量为1.0E13atom/cm2至4.0E14atom/cm2。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。可选的，所述隔离结构的材料为氧化硅。相应地，本专利技术还提供一种鳍式场效应管，包括：衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述多个鳍部呈阵列排布；位于鳍部之间的隔离层，所述沿鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第一隔离层，所述沿垂直鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第二隔离层；位于所述鳍部和隔离层上的图形层，所述图形层中具有图形开口；所述图形开口位置处的第一隔离层为减薄后的第一隔离层，厚度小于图形层覆盖的第一隔离层的厚度；位于减薄后的第一隔离层上以及图形层图形开口中的隔离结构，所述隔离结构顶部高于所述图形层顶部；位于鳍部中的阱。可选的，所述图形层的材料为氮化硅。可选的，所述图形层的厚度在100埃至400埃的范围内。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。可选的，所述隔离结构的材料为氧化硅。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形成方法的技术方案中在形成隔离结构过程中通常采用退火工艺，退火工艺容易引起注入离子的扩散，而本专利技术形成所述隔离结构的步骤在形成阱的步骤之前进行，避免了退火工艺中的高温对鳍部中阱产生影响，使得阱的均匀性得到改善，从而提高了鳍式场效应管的电学性能。可选方案中，所述图形层在后续形成阱的步骤中也起到提高阱的均匀性的作用。若完全去除所述图形层，则会导致后续工艺中阱的均匀性差。附图说明图1至图5为鳍式场效应管形成方法各步骤的结构示意图；图6至图15为本专利技术鳍式场效应管一实施例形成过程的剖面结构示意图；图16为本专利技术鳍式场效应管一实施例的剖面结构示意图。具体实施方式根据
技术介绍
所述，鳍式场效应管的电学性能有待提高。现结合图1至图5所示鳍式场效应管形成方法各步骤的结构示意图分析电学性能有待提高的原因。参考图1，提供衬底100，衬底100上具有多个鳍部110，所述多个鳍部110呈阵列排布。在所述鳍部110之间形成隔离层，沿鳍部110延伸方向鳍部110之间的隔离层为第一隔离层120，沿垂直鳍部110延伸方向鳍部110之间的隔离层为第二隔离层130。参考图2，形成隔离层之后，对所述鳍部110进行离子注入，在所述鳍部110中形成阱。参考图3，在所述鳍部110和所述隔离层上形成图形层140；以所述图形层140为掩膜去除部分厚度的第一隔离层120，剩余第一隔离层120与所述图形层140围成开口150。参考图4，形成覆盖所述开口150(参考图3)的隔离材料层160，所述隔离材料层160顶部高于所述图形层140顶部；形成所述隔离材料层160之后，对所述隔离材料层160进行退火处理。参考图5，在所述第一隔离层120上形成隔离结构170。形成所述隔离结构170的步骤包括：对所述隔离材料层160进行退火处理之后，平坦化所述隔离材料层160，使得所述隔离材料层160(见图4)和图形层140(见图4)顶部齐平；去除所述图形层140形成所述隔离结构170。然而，在对所述隔离材料层160进行退火处理的步骤中，所述退火处理的高温容易对鳍部110中形成的阱产生影响，从而影响所述阱中离子分布的均匀性，进而使得鳍式场效应管的电学性能降低。为了解决上述技术问题，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，衬底上具有多个鳍部，所述多个鳍部本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，衬底上具有多个鳍部，所述多个鳍部呈阵列排布；在所述鳍部之间形成隔离层，沿鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第一隔离层，沿垂直鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第二隔离层；去除部分厚度的第一隔离层；在剩余第一隔离层上形成隔离结构；形成所述隔离结构之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱；减薄所述隔离结构和隔离层。

【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，衬底上具有多个鳍部，所述多个鳍部呈阵列排布；在所述鳍部之间形成隔离层，沿鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第一隔离层，沿垂直鳍部延伸方向鳍部之间的隔离层为第二隔离层；去除部分厚度的第一隔离层；在剩余第一隔离层上形成隔离结构；形成所述隔离结构之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱；减薄所述隔离结构和隔离层。2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在所述鳍部之间形成隔离层的步骤之后，去除部分厚度的第一隔离层的步骤之前，所述形成方法还包括：在所述鳍部和所述隔离层上形成初始图形层，所述初始图形层具有图形开口，所述图形开口露出部分鳍部之间的第一隔离层；去除部分厚度的第一隔离层的步骤包括：以所述初始图形层为掩膜去除部分厚度的第一隔离层，剩余第一隔离层与所述初始图形层围成开口；形成隔离结构的步骤包括：在所述开口中形成隔离结构。3.如权利要求2所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在所述开口中形成所述隔离结构的步骤包括：在所述开口中填充隔离材料层，所述隔离材料层顶部高于所述初始图形层顶部；采用退火工艺处理所述隔离材料层；平坦化所述隔离材料层，形成所述隔离结构，所述隔离结构顶部与所述初始图形层顶部齐平。4.如权利要求3所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，填充所述隔离材料层的工艺为高宽深比化学气相沉积。5.如权利要求4所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述高宽深比化学气相沉积的工艺参数包括：在温度为30摄氏度至90摄氏度下，通入NH3和O2，通入气体的流量为20sccm至10000sccm，压强为0.01torr至100torr。6.如权利要求3所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述退火工艺的参数包括：温度为800摄氏度至1100摄氏度；退火时间为5分钟至100分钟。7.如权利要求2所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在剩余第一隔离层上形成隔离结构的步骤之后，对所述鳍部进行离子注入，在所述鳍部中形成阱的步骤之前，所述形成方法还包括：去除部分厚度的初始图形层，使剩余初始图形层顶部低于所述隔离结构顶部，形成图形层；形成阱的步骤包括：对所述图形层下方的鳍...

【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