用于FinFET器件的方法技术

本发明专利技术提供了形成鳍式场效应晶体管(FinFET)的方法。该方法包括在衬底上形成鳍，该鳍中具有沟道区。该方法还包括形成与邻近沟道区的鳍相接合的栅极结构以及在栅极结构的侧壁上形成间隔件。该方法还包括：在鳍中形成两个凹槽，该凹槽邻近间隔件且位于栅极结构的相对两侧上；以及在两个凹槽中外延生长固相扩散(SPD)层，SPD层含有高浓度的掺杂剂。该方法还包括实施退火工艺从而将掺杂剂扩散进间隔件下面的鳍内，并且在间隔件下面的鳍中形成轻掺杂源极/漏极(LDD)区。LDD区在鳍的顶部和侧壁上具有基本均匀的掺杂剂浓度。本发明专利技术涉及用于FinFET器件的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于FinFET器件的方法。
技术介绍
随着半导体工业已致力于追求更高的器件密度和更高的性能以及降低成本，已经遇到了包括制造和设计方面的问题。这些问题的一个解决方案是鳍式场效应晶体管(FinFET)的开发。典型的FinFET包括通过在衬底内蚀刻间隔的凹槽而形成的薄垂直“鳍”。在该鳍内限定有源极区、漏极区和沟道区。鳍的沟道区包裹围绕晶体管的栅极，栅极接合在鳍的顶部和鳍的侧壁上。这种配置允许栅极从三侧诱导电流流入沟道中。因此，FinFET器件具有的好处在于提高了电流和降低了短沟道效应。然而，制造FinFET器件具有各种挑战。例如，传统地用于掺杂平面器件的离子注入已同样地用于掺杂FinFET器件以在鳍中产生轻掺杂源极/漏极(LDD)区。但是由于其方向效应，已经发现，离子注入在三维鳍中不能产生均匀的掺杂剂浓度。例如，鳍的顶部通常获得远高于其下部的掺杂剂浓度，产生所谓的阴影效应。因此，并未实现FinFET器件的所有优点。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成鳍式场效应晶体管(FinFET)的方法，所述方法包括：在衬底上形成鳍，所述鳍中具有沟道区；邻近所述沟道区形成与所述鳍相接合的栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成间隔件；在所述鳍中形成两个凹槽，所述两个凹槽邻近所述间隔件并且位于所述栅极结构的相对两侧上；在所述两个凹槽中外延生长固相扩散(SPD)层，所述SPD层含有第一浓度的掺杂剂；以及实施退火工艺，从而将所述掺杂剂扩散到所述间隔件下面的所述鳍内并且在所述间隔件下面的所述鳍中形成轻掺杂源极/漏极(LDD)区。在上述方法中，所述退火工艺包括微波退火(MWA)工艺。在上述方法中，所述退火工艺包括所述微波退火(MWA)工艺之前的微秒退火(μSSA)工艺。在上述方法中，在介于约1000℃至约1200℃范围内的温度下实施所述μSSA工艺，并且持续时间介于约0.8毫秒至约3毫秒的范围内。在上述方法中，在介于约500℃至约600℃范围内的温度下，以介于约4kW至约9kW范围内的功率实施所述MWA工艺，并且持续时间介于约40秒至约200秒的范围内。在上述方法中，所述两个凹槽的每一个沿着所述鳍的纵向与所述沟道区间隔开一段距离，所述距离介于约2纳米(nm)至约10nm的范围内。在上述方法中，所述第一浓度介于约1×e21cm-3至约4×e21cm-3的范围内。在上述方法中，从顶视图看，所述两个凹槽的每一个具有与所述间隔件的外表面基本对准的侧壁。在上述方法中，所述两个凹槽的每一个具有从所述间隔件下面延伸向所述沟道区的轮廓。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：提供衬底；形成从所述衬底向上延伸的突起件，所述突起件中具有沟道区；邻近所述沟道区形成与所述突起件相接合的栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成间隔件；邻近所述间隔件在所述突起件中形成两个凹槽，所述两个凹槽位于所述沟道区的相对两侧上；形成两个重掺杂源极/漏极(HDD)区，所述两个凹槽的每一个中具有一个所述HDD区；以及实施微波退火(MWA)工艺，从而在所述突起件中形成两个轻掺杂源极/漏极(LDD)区，所述两个LDD区将所述沟道区夹在中间。在上述方法中，还包括：在实施所述微波退火(MWA)工艺之前，实施微秒退火(μSSA)工艺。在上述方法中，还包括：在所述栅极结构中沉积高k材料层；之后实施快速热退火(RTA)工艺；在所述栅极结构中的所述高k材料层上方沉积金属层；以及之后实施另一个RTA工艺。在上述方法中，还包括：在实施所述微波退火(MWA)工艺之前，实施微秒退火(μSSA)工艺；以及在所述栅极结构中沉积高k材料层。在上述方法中，还包括：在实施所述微波退火(MWA)工艺之前，在所述栅极结构中沉积高k材料层；以及在所述栅极结构中的所述高k材料层上方沉积金属层。在上述方法中，还包括：在所述栅极结构中沉积高k材料层；在所述栅极结构中的所述高k材料层上方沉积金属层；以及之后实施另一个微波退火(MWA)工艺。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种形成鳍式场效应晶体管(FinFET)的方法，所述方法包括：在硅衬底上形成鳍，所述鳍中具有沟道区；在邻近所述沟道区的所述鳍的顶部和侧壁上形成栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成间隔件；在所述鳍中形成两个凹槽，所述两个凹槽邻近所述间隔件并且位于所述沟道区的相对两侧上；在所述两个凹槽中外延生长硅层，所述硅层含有第一浓度的掺杂剂；以及实施微波退火(MWA)工艺，从而将所述掺杂剂扩散到所述间隔件下面的所述鳍内并且在所述间隔件下面的所述鳍中形成两个轻掺杂源极/漏极(LDD)区，所述两个LDD区将所述沟道区夹在中间。在上述方法中，所述掺杂剂是n型掺杂剂并且所述第一浓度介于约1×e21cm-3至约4×e21cm-3的范围内。在上述方法中，所述两个凹槽的每一个具有基本U型轮廓并且所述两个凹槽的每一个的侧壁与所述间隔件的外表面基本对准。在上述方法中，所述两个凹槽的每一个具有基本金刚石形的轮廓并且所述两个凹槽的每一个的侧壁从所述间隔件的下面延伸向所述沟道区。在上述方法中，位于所述两个凹槽中的所述硅层具有不同的掺杂剂浓度。附图说明当结合附图进行阅读时，通过下列详细的描述，可以更好地理解本专利技术的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，没有按比例绘制各种部件。实际上，为了清楚地讨论，可以任意增大或减小各种部件的尺寸。图1(a)和图1(b)示出了FinFET离子注入阴影效应。图2A和图2B示出了根据本专利技术的各个方面的形成FinFET器件的方法的框图。图3A至图3J是根据一些实施例的依据图2A和图2B的方法形成FinFET器件的正视图或截面图。图4示出了基于二次离子质谱法(SIMS)的不同工艺的掺杂剂扩散效应。图5至图7示出了根据一些实施例的图2A和图2B的方法的可选操作。具体实施方式以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成鳍式场效应晶体管(FinFET)的方法，所述方法包括：在衬底上形成鳍，所述鳍中具有沟道区；邻近所述沟道区形成与所述鳍相接合的栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成间隔件；在所述鳍中形成两个凹槽，所述两个凹槽邻近所述间隔件并且位于所述栅极结构的相对两侧上；在所述两个凹槽中外延生长固相扩散(SPD)层，所述SPD层含有第一浓度的掺杂剂；以及实施退火工艺，从而将所述掺杂剂扩散到所述间隔件下面的所述鳍内并且在所述间隔件下面的所述鳍中形成轻掺杂源极/漏极(LDD)区。

【技术特征摘要】
2014.05.05 US 14/269,9471.一种形成鳍式场效应晶体管(FinFET)的方法，所述方法包括：
在衬底上形成鳍，所述鳍中具有沟道区；
邻近所述沟道区形成与所述鳍相接合的栅极结构；
在所述栅极结构的侧壁上形成间隔件；
在所述鳍中形成两个凹槽，所述两个凹槽邻近所述间隔件并且位于所
述栅极结构的相对两侧上；
在所述两个凹槽中外延生长固相扩散(SPD)层，所述SPD层含有第
一浓度的掺杂剂；以及
实施退火工艺，从而将所述掺杂剂扩散到所述间隔件下面的所述鳍内
并且在所述间隔件下面的所述鳍中形成轻掺杂源极/漏极(LDD)区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火工艺包括微波退火
(MWA)工艺。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述退火工艺包括所述微波退
火(MWA)工艺之前的微秒退火(μSSA)工艺。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在介于约1000℃至约1200℃
范围内的温度下实施所述μSSA工艺，并且持续时间介于约0.8毫秒至约3
毫秒的范围内。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，在介于约500℃至约600℃范
围内的温度下，以介于约4kW至约9kW范围内的功率实施所述MWA工
艺，并且持续时间介于约40秒至约200秒的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两个凹槽的每一个沿着所
述鳍的纵向与所述沟道区间隔开一段距离，所述距离介于约2纳米(nm)
至约10nm的范围内。

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡俊雄，游国丰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71