鳍式场效应晶体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晶体管及其形成方法。鳍式场效应晶体管的形成方法包括，向半导体衬底内注入离子，在半导体衬底内形成掺杂有离子的第一区域，半导体衬底的其他区域为第二区域；刻蚀第一区域和第二区域，以形成鳍，第一区域的刻蚀速率小于第二区域的刻蚀速率，使鳍包括刻蚀第一区域形成的离子注入层，离子注入层的宽度大于离子注入层上方鳍的宽度；之后，在半导体衬底上形成介质层，介质层露出离子注入层，并形成横跨鳍的栅极，在鳍中形成源漏区。离子注入层可有效抑制向鳍内注入源漏离子时的源漏离子扩散，从而能减小源漏区内离子的深度，进而在使用过程中降低在鳍与介质层交界处的积聚的固定电荷量，改善鳍式场效应晶体管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体形成领域，尤其是涉及一种鶴式场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路（简称IC)制造技术的飞速发展，传统集成电路的工艺节点逐渐减 小，集成电路器件的尺寸不断缩小，集成电路器件制备工艺不断革新W提高集成电路器件 的性能。 如MOS晶体管中，通过高K介质层和金属栅极之间形成具有不同功函数的金属来 获得理想的阔值电压，从而改善器件性能。但随着特征尺寸的逐渐减小，传统的平面式MOS 晶体管已无法满足对器件性能的需求，如平面式MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱， 造成严重的漏电流。为此，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。 鶴式场效应晶体管（Fin阳T)为所述多栅器件的一种。参考图1所示，Fin阳T包 括：半导体衬底1;位于半导体衬底1上的鶴3;位于半导体衬底1上的氧化层2;依次位于 氧化层2表面且横跨鶴3的栅介质层（未示出）和栅极4;位于鶴3两侧的鶴间侧墙6;位 于栅极4两侧的栅极侧墙5;位于栅极4及栅极侧墙5两侧鶴3内的源/漏极31。 Fin阳T的鶴3的顶部W及两侧的侧壁与栅极相接触的部分都成为沟道区，即上述 结构使得一个Fin FET同时具有多个栅的功效，从而有利于增大驱动电流，改善器件性能。 请结合参考图2所示，Fin阳T的制备工艺包括： 先刻蚀在半导体衬底1形成多个鶴3 ;之后在半导体衬底1上形成氧化物层2 ;去 除部分厚度的氧化物层2,使得鶴3上端露出所述氧化物层2后，在所述鶴3与氧化物层2 上方依此形成栅极介电层和半导体材料层（图中未显示），并在所述鶴3 W及半导体材料层 两侧形成如图1所示的鶴间侧墙6,在所述鶴3 W及鶴间侧墙6上形成横跨所述鶴3 W及鶴 间侧墙6的栅极4,在所述栅极4的侧壁上形成栅极侧墙5,之后通过离子注入等方式在所 述栅极4和栅极侧墙5露出的鶴3中形成源/漏极31。 然而随着Fin FET不断发展，发现通过现有工艺形成的Fin FET的电学性能不稳 定，从而影响了 Fin FET的性能，为此如何提高Fin FET的性能是本领域技术人员亟需解决 的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是在提供一种鶴式场效应晶体管及其形成方法，优化鶴式场效 应晶体管的性能。 为解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体器件的形成方法，包括： 提供半导体衬底； 向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成渗杂有所述离子的第一 区域，半导体衬底的其他区域为第二区域； 刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，W形成鶴，所述第一区域的刻蚀速 率小于所述第二区域的刻蚀速率，使所述鶴包括刻蚀所述第一区域形成的离子注入层，且 所述离子注入层的宽度大于所述离子注入层上方鶴的宽度； 在所述鶴露出的半导体衬底上形成介质层，所述介质层露出所述离子注入层； 在所述介质层上形成横跨所述鶴的栅极； 在所述栅极露出的鶴中形成源漏区。 可选地，向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成渗杂有所述离 子的第一区域的步骤包括： 向所述半导体衬底内注入碳离子。 可选地，向所述半导体衬底内注入离子的步骤包括；注入碳离子的剂量为 1. 0 X 10"~1. 0 X 10"/cm2,能量为 1 ~20eV。 可选地，刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，W形成鶴的步骤包括： 使所述离子注入层的宽度比所述离子注入层上方鶴的宽度大5%~20%。 可选地，所述离子注入层的厚度大于或等于5A。 可选地，刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，W形成鶴的步骤中，所述刻 蚀为干法刻蚀。 可选地，所述干法刻蚀W四氣化碳、H氣化氮和氧气的混合气体为刻蚀气体。可选地，所述干法刻蚀的步骤包括；气压为10~200mtorr，射频功率为100~ 1000W，偏置功率为0~300W，所述四氣化碳的流量为10~200sccm、H氣化氮的流量为0~ 200sccm,所述氧气的流量为1~lOOsccm。 可选地，所述刻蚀气体还包括漠化氨、二氣甲焼和氯气中的一种或多种。 可选地，所述刻蚀气体包括；漠化氨、二氣甲焼和氯气，其中漠化氨的流量为10~ 200sccm,二氣甲焼的流量为10~200sccm,氯气的流量为10~200sccm〇 可选地，刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，W形成鶴的步骤包括： 刻蚀所述第一区域后继续刻蚀位于所述第一区域下方的半导体衬底，在所述鶴露 出的半导体衬底中形成沟槽，且所述沟槽的底部位于所述离子注入层的下方。 可选地，所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域；向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成渗杂有所述离子的第一 区域的步骤包括： 向所述NMOS区域内注入所述离子，在所述半导体衬底的NMOS区域内形成所述第 一区域。 可选地，在向所述半导体衬底内注入离子前，所述鶴式场效应晶体管的形成方法 还包括： 向所述半导体衬底的NMOS区域注入P型离子，形成P阱； 向所述半导体衬底的PMOS区域注入N型离子，形成N阱；向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成渗杂有所述离子的第一 区域，半导体衬底的其他区域为第二区域的步骤包括：对所述NMOS区域中注入离子，在所 述NMOS区域中形成所述第一区域； 刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，W形成鶴的步骤包括；刻蚀所述 PMOS区域和NMOS区域，在PMOS区域形成PMOS鶴，在NMOS区域形成NMOS鶴，所述NMOS鶴 包括所述离子注入层。 可选地，在所述鶴露出的半导体衬底上形成介质层的步骤包括：采用流体化学气 相沉积法在所述鶴之间的半导体衬底上形成介质层。 本专利技术还提供了一种鶴式场效应晶体管，包括： 半导体衬底. 位于所述半导体衬底上的鶴，在所述鶴包括渗杂有离子的离子注入层，所述离子 注入层的宽度大于所述离子注入层上方鶴的宽度； 位于所述鶴露出的半导体衬底上的介质层，所述介质层露出所述离子注入层； 在所述介质层上，且横跨所述鶴的栅极； 位于所述栅极露出的鶴中的源漏区。 可选地，所述鶴中的离子注入层的宽度比所述离子注入层上方鶴的宽度大5%~ 20%。 可选地，所述离子注入层位于相邻鶴之间半导体衬底的上方。 可选地，所述鶴式场效应晶体管为NMOS鶴式场效应晶体管。 可选地，所述离子为碳离子。 可选地，所述离子注入层的厚度大于或等于5:藻。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有W下优点： 在提供半导体衬底后，向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成 渗杂有所述离子的第一区域，半导体衬底的其他区域为第二区域；刻蚀所述半导体衬底的 第一区域和第二区域，W形成鶴，所述第一区域的刻蚀速率小于所述第二区域的刻蚀速率， 使所述鶴包括刻蚀所述第一区域形成的离子注入层，且所述离子注入层的宽度大于所述离 子注入层上方鶴的宽度；之后，在所述鶴露出的半导体衬底上形成介质层，所述介质层露出 所述离子注入层，并在所述介质层上形成横跨所述鶴的栅极，在所述栅极露出的鶴中形成 源漏区，W形成鶴式场效应晶体管。所述离子注入层可有效抑制鶴中源漏离子扩散，从而能 减小源漏区内离子的深度，进而在使用过程中降低在鶴与介质层交界处所积聚的固定电荷 的量，W改善鶴式场效应晶体管的电学性能。 可选方案中，在所述半导体衬底内形成N阱和P阱后，再本文档来自技高网...

【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；向所述半导体衬底内注入离子，在所述半导体衬底内形成掺杂有所述离子的第一区域，半导体衬底的其他区域为第二区域；刻蚀所述半导体衬底的第一区域和第二区域，以形成鳍，所述第一区域的刻蚀速率小于所述第二区域的刻蚀速率，使所述鳍包括刻蚀所述第一区域形成的离子注入层，且所述离子注入层的宽度大于所述离子注入层上方鳍的宽度；在所述鳍露出的半导体衬底上形成介质层，所述介质层露出所述离子注入层；在所述介质层上形成横跨所述鳍的栅极；在所述栅极露出的鳍中形成源漏区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张璇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31