半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。该半导体装置包括：半导体衬底；在该半导体衬底上的半导体鳍片；在该半导体鳍片上的栅极结构；在该半导体鳍片中且分别在该栅极结构两侧的第一凹陷和第二凹陷；位于该第一凹陷和该第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上的扩散阻挡层；以及在该扩散阻挡层上的电极。本发明专利技术中，在半导体装置的凹陷的底部和侧壁上形成了扩散阻挡层，电极形成在该扩散阻挡层上，该扩散阻挡层可以尽可能地减小电极内的P型掺杂物或N型掺杂物向沟道区扩散的可能性，从而可以尽量避免降低沟道区的载流子迁移率，改善短沟道效应，从而提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
目前，随着半导体器件的逐渐减小，短沟道效应(theshortchanneleffect，简称为SCE)变成一个急需解决的问题。因而，为了改善核心器件的短沟道效应，目前已经建立了超浅和突变结。为了增强器件性能，下一代技术的一个方向是使用FinFET(FinField-EffectTransistor，鳍式场效应晶体管)器件，该FinFET器件可以缓解短沟道效应。但是，FinFET的源区、漏区和带状掺杂区(halodoping)会使得一部分掺杂物向沟道区扩散，造成沟道区的低掺杂，这将降低沟道区的载流子迁移率，而且增加漏电流。目前可以通过优化LDD(LightlyDopedDrain，轻掺杂漏区)和带状掺杂形貌(halodopingprofiles)来改善器件性能，但是这些方法所起到的效果有限。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的半导体鳍片；在所述半导体鳍片上的栅极结构；在所述半导体鳍片中且分别在所述栅极结构两侧的第一凹陷和第二凹陷；位于所述第一凹陷和所述第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上的扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上的电极。在一个实施例中，所述扩散阻挡层包含碳和/或氮。在一个实施例中，在所述扩散阻挡层中，所述碳的掺杂浓度为1×1018atom/cm3到1×1020atom/cm3；在所述扩散阻挡层中，所述氮的掺杂浓度为1×1019atom/cm3到1×1020atom/cm3。在一个实施例中，所述扩散阻挡层形成在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上；所述电极包括：在所述扩散阻挡层上且填充所述第一凹陷的抬升的源极和在所述扩散阻挡层上且填充所述第二凹陷的抬升的漏极。在一个实施例中，所述扩散阻挡层包括：含氮的第一扩散阻挡层和/或含碳的第二扩散阻挡层。在一个实施例中，所述第一扩散阻挡层在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上，所述第二扩散阻挡层在所述第一扩散阻挡层上；或者，所述第二扩散阻挡层在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上，所述第一扩散阻挡层在所述第二扩散阻挡层上。在一个实施例中，所述扩散阻挡层的导电类型与所述电极的导电类型相同。在一个实施例中，所述扩散阻挡层的厚度范围为8nm至35nm；所述第一扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm；所述第二扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm。在一个实施例中，所述栅极结构包括：在所述半导体鳍片的一部分上的栅极电介质层、在所述栅极电介质层上的栅极以及在所述栅极侧面上的间隔物。在一个实施例中，所述电极包含：碳和/或氮。在一个实施例中，在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入深度分别为1nm至20nm；在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入浓度分别为1×1019atom/cm3到5×1020atom/cm3。在上述半导体装置中，该半导体装置包括了在凹陷的底部和侧壁上的扩散阻挡层，电极形成在该扩散阻挡层上，该扩散阻挡层可以尽可能地减小电极内的P型掺杂物或N型掺杂物向沟道区扩散的可能性，尽量避免造成沟道区的低掺杂，从而可以尽量避免降低沟道区的载流子迁移率，这样在半导体装置工作时可以在沟道区产生更强的工作电流(即沟道电流)，改善短沟道效应，并且可以减小漏电流，提高器件性能。根据本专利技术的第二方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：半导体衬底、在所述半导体衬底上的半导体鳍片以及在所述半导体鳍片上的栅极结构；在所述半导体鳍片中且分别在所述栅极结构两侧形成第一凹陷和第二凹陷；在所述第一凹陷和所述第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上形成扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上形成电极。在一个实施例中，所述扩散阻挡层包含碳和/或氮。在一个实施例中，在所述扩散阻挡层中，所述碳的掺杂浓度为1×1018atom/cm3到1×1020atom/cm3；在所述扩散阻挡层中，所述氮的掺杂浓度为1×1019atom/cm3到1×1020atom/cm3。在一个实施例中，在所述第一凹陷和所述第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上形成扩散阻挡层的步骤包括：在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上形成扩散阻挡层；在所述扩散阻挡层上形成电极的步骤包括：在所述扩散阻挡层上形成填充所述第一凹陷的抬升的源极，以及在所述扩散阻挡层上形成填充所述第二凹陷的抬升的漏极。在一个实施例中，所述扩散阻挡层包括：含氮的第一扩散阻挡层和/或含碳的第二扩散阻挡层。在一个实施例中，在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上形成扩散阻挡层的步骤包括：通过外延工艺在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上形成第一扩散阻挡层，以及通过外延工艺在所述第一扩散阻挡层上形成第二扩散阻挡层；或者，通过外延工艺在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上形成第二扩散阻挡层，以及通过外延工艺在所述第二扩散阻挡层上形成第一扩散阻挡层。在一个实施例中，所述扩散阻挡层的导电类型与所述电极的导电类型相同。在一个实施例中，所述扩散阻挡层的厚度范围为8nm至35nm；所述第一扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm；所述第二扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm。在一个实施例中，所述栅极结构包括：在所述半导体鳍片的一部分上的栅极电介质层、在所述栅极电介质层上的栅极以及在所述栅极侧面上的间隔物。在一个实施例中，所述方法还包括：对所述电极执行离子注入，以在所述电极中注入碳和/或氮。在一个实施例中，在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入深度分别为1nm至20nm；在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入浓度分别为1×1019atom/cm3到5×1020atom/cm3。在上述制造方法中，在凹陷的底部和侧壁上形成了扩散阻挡层，然后在扩散阻挡层上形成电极，这样在形成电极的过程中或者在后续对电极执行退火的过程中，可以尽可能地减小电极内的P型掺杂物或N型掺杂物向沟道区扩散的可能性，尽量避免造成沟道区的低掺杂，从而可以尽量避免降低沟道区的载流子迁移率，这样在半导体装置工作时可以在沟道区产生更强的工作电流(即沟道电流)，改善短沟道效应，并且可以减小漏电流，提高器件性能。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中：图1是示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图2是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图3是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图4是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图5是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图6是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的半导体鳍片；在所述半导体鳍片上的栅极结构；在所述半导体鳍片中且分别在所述栅极结构两侧的第一凹陷和第二凹陷；位于所述第一凹陷和所述第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上的扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上的电极。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的半导体鳍片；在所述半导体鳍片上的栅极结构；在所述半导体鳍片中且分别在所述栅极结构两侧的第一凹陷和第二凹陷；位于所述第一凹陷和所述第二凹陷中的至少一个凹陷的底部和侧壁上的扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上的电极。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述扩散阻挡层包含碳和/或氮。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，在所述扩散阻挡层中，所述碳的掺杂浓度为1×1018atom/cm3到1×1020atom/cm3；在所述扩散阻挡层中，所述氮的掺杂浓度为1×1019atom/cm3到1×1020atom/cm3。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述扩散阻挡层形成在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上；所述电极包括：在所述扩散阻挡层上且填充所述第一凹陷的抬升的源极和在所述扩散阻挡层上且填充所述第二凹陷的抬升的漏极。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述扩散阻挡层包括：含氮的第一扩散阻挡层和/或含碳的第二扩散阻挡层。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述第一扩散阻挡层在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上，所述第二扩散阻挡层在所述第一扩散阻挡层上；或者，所述第二扩散阻挡层在所述第一凹陷和所述第二凹陷的底部和侧壁上，所述第一扩散阻挡层在所述第二扩散阻挡层上。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述扩散阻挡层的导电类型与所述电极的导电类型相同。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述扩散阻挡层的厚度范围为8nm至35nm；所述第一扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm；所述第二扩散阻挡层的厚度范围为4nm至16nm。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述栅极结构包括：在所述半导体鳍片的一部分上的栅极电介质层、在所述栅极电介质层上的栅极以及在所述栅极侧面上的间隔物。10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述电极包含：碳和/或氮。11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入深度分别为1nm至20nm；在所述电极中的所述碳和/或所述氮的注入浓度分别为1×1019atom/cm3到5×1020atom/cm3。12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：半导体衬底、在所述半导体衬底上的半导体鳍片以及在所述半导体鳍片上...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵猛，
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