半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，所述方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上具有鳍片结构；在所述半导体衬底上形成横跨所述鳍片结构的栅极结构；在所述栅极结构、鳍片结构及半导体衬底表面形成保护层；对所述鳍片结构进行离子注入工艺后采用退火工艺，使所述离子由保护层内推进至鳍片结构内，形成源漏极扩散区，同时保证所述鳍片结构在离子注入工艺后不受损伤，进而保证了器件电性能不受偏移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法，特别是针对FinFET(FinFieldeffecttransistor，鳍式场效晶体管)结构的形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，器件特征尺寸的不断减小，沟道尺寸也不断缩小，现有技术下的平面MOS晶体管面临着越来越难以克服的与短沟道效应相关的问题。为了解决该技术难点，水平多面栅结构、纵向多面栅结构等三维结构的MOS晶体管渐渐得到了广泛重视。FinFET结构是目前较为普遍使用的三维结构的器件，它使得器件更具微型化和高性能特性。参考图1，FinFET主要包括半导体衬底100；位于所述半导体衬底100上的鳍片结构110；围绕在所述鳍片结构110两侧和上方的栅极结构120。对所述鳍片结构110两侧进行离子注入以形成源极扩散区130和漏极扩散区140。所述源极扩散区130和漏极扩散区140的离子注入工艺不仅减小了器件的外部电阻，而且改善了器件的电性能。图2是现有技术中半导体结构形成工艺步骤的沿鳍片结构方向的横截面图，包括：参考图2，提供一半导体衬底100，所述衬底100内形成有N型阱和P型阱(未标注)，所述N型阱和P型阱由位于衬底100内的浅槽隔离结构102进行隔离；所述半导体衬底100上形成FinFET的鳍片结构101，在所述鳍片结构101表面依次形成栅极氧化层103、多晶硅层104和第一氧化层105；以图形化的第二氧化层107和硬掩膜层106为掩膜，依次刻蚀所述第一氧化层105、多晶硅层104和栅极氧化层103以形成横跨所述鳍片结构的栅极结构108；在形成栅极结构108后，在所述栅极结构108侧壁形成第三氧化层109和侧壁层110；对所述栅极结构108两侧的鳍片结构101进行离子注入工艺以形成器件的源级扩散区和漏极扩散区。基于目前的半导体结构制造技术，离子注入区域覆盖所述鳍片结构101，但由于目前FinFET的鳍片结构尺寸越来越小，以现有技术对FinFET的源漏极扩散区进行离子注入时，会对鳍片结构101产生热退火工艺后依旧不可修复的损伤，进而引起FinFET器件的电性能偏移。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，避免在源漏极扩散区离子注入工艺后对鳍片结构产生不可修复的损伤，进而避免引起FinFET器件的电性能偏移。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法。包括如下步骤：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上具有鳍片结构和浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构围绕所述鳍片结构；在所述半导体衬底上形成横跨所述鳍片结构的栅极结构；在所述栅极结构、鳍片结构及半导体衬底表面形成保护层；对所述鳍片结构进行离子注入工艺后，进行退火工艺；去除所述保护层。可选的，所述保护层包括第一侧壁层以及位于所述第一侧壁层表面的第二侧壁层。可选的，所述第一侧壁层为无定形硅层或多晶硅层，所述第二侧壁层为氧化硅层。可选的，形成所述无定形硅层或多晶硅层的工艺为炉管生长法。可选的，去除所述无定型硅层或多晶硅层的工艺为湿法去除法。可选的，湿法去除所述无定型硅层或多晶硅层采用的溶液为四甲基氢氧化铵。可选的，形成所述氧化硅层的工艺为热氧化生长法或原子层沉积法。可选的，去除所述氧化硅层的工艺为湿法去除法。可选的，湿法去除所述氧化硅层采用的溶液为稀释氢氟酸。可选的，对所述鳍片结构进行离子注入工艺的注入离子为N型时，所述N型离子为P、As或Sb中的一种。可选的，所述N型离子的能量为1Kev-10Kev，注入的剂量为1E14-5E15原子每平方厘米。可选的，对所述鳍片结构进行离子注入工艺的注入离子为P型时，所述P型离子为B或BF中的一种。可选的，所述P型离子的能量为1Kev-10Kev，注入的剂量为1E14-5E15原子每平方厘米。可选的，所述退火工艺的工艺温度为800℃-1100℃，工艺时间为2秒-20秒。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案中，先在栅极结构、鳍片结构及半导体衬底表面形成保护层，所述保护层包括第一侧壁层和位于所述第一侧壁层表面的第二侧壁层，其中，所述第一侧壁层为无定形硅层或多晶硅层，所述第二侧壁层为氧化硅层；然后进行源漏极扩散区离子注入工艺。在离子注入工艺中，所述保护层作为缓冲层，离子被打入无定形硅层或多晶硅层内，再通过后续退火工艺将离子由无定形硅层或多晶硅层内推进至鳍片结构内，形成FinFET器件的源漏极扩散区。通过该方法，避免了现有技术中直接对鳍片结构进行离子注入工艺而引起的对鳍片结构不可修复的损伤，进而避免器件电性能的偏移。进一步，在无定形硅层或多晶硅层表面需形成一层氧化硅层，构成叠层结构的保护层。在后续离子注入工艺中，所述氧化硅层与光刻胶层的黏附力较无定型硅层或多晶硅层与光刻胶层的黏附力更好，且所述氧化硅层对所述无定形硅层或多晶硅层起到了保护作用，防止后续对光刻胶层进行显影时引起所述无定形硅层或多晶硅层中硅的损耗，避免该损耗影响离子注入能力，进而保证器件电性能不发生偏移。附图说明图1是现有半导体结构的示意图；图2是现有技术中半导体结构形成工艺步骤的沿鳍片结构方向的横截面图；图3至图11是本专利技术实施例的半导体结构形成工艺步骤的沿鳍片结构方向的横截面图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有半导体结构形成工艺中，直接对鳍片结构进行离子注入以形成器件源漏极扩散区，但随着半导体技术的不断发展，所述鳍片结构尺寸也越来越小，将离子直接注入进所述鳍片结构时会对所述鳍片结构产生不可修复的损伤，进而引起器件的电性能偏移。参考图2，为了解决由离子注入工艺引起的鳍片结构损伤这一问题，本专利技术的专利技术人对离子注入工艺做了进一步研究和优化。在离子注入工艺前，先在栅极结108、鳍片结构101、浅沟槽隔离结构102及半导体衬底表面100形成保护层，在离子注入时，以所述保护层作为缓冲层，离子被打入所述保护层内，再通过后续退火工艺将离子由所述保护层内推进至鳍片结构内，形成FinFET器件的源漏极扩散区。通过该方法，避免了现有技术中直接对鳍片结构进行离子注入工艺而引起的对鳍片结构不可修复的损伤，进而避免器件电性能的偏移。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图3至图11是本专利技术实施例的半导体结构形成工艺步骤的沿鳍片结构方向的横截面图。参考图3，提供一半导体衬底200，所述半导体衬底200上具有鳍片结构201和浅沟槽隔离结构202；所述浅沟槽隔离结构202围绕所述鳍片结构201。所述半导体衬底200内已形成有N型阱和P型阱(未标注)，所述N型阱和P型阱由位于所述半导体衬底200内的浅槽隔离结构202进行隔离。本实施例中，所述半导体衬底200为单晶硅层，所述鳍片结构201与所述衬底200为同一材质且所述鳍片结构201与所述衬底200相连。形成所述鳍片结构的工艺包括：在半导体衬底200表面形成图形化的第一掩膜层；在第一掩膜层和半导体衬底200表面形成第二掩膜层；直接刻蚀所述第一掩膜层顶部和半导体衬底200表面的第二掩膜层，留下所述第一掩膜层侧壁的第二掩膜层；去除第一掩膜层，暴露出部分半导体衬底200表面，剩余的第二掩膜层的形貌、尺寸及位置与所述鳍片结构201的形貌、尺寸及位置相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上具有鳍片结构和浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构围绕所述鳍片结构；在所述半导体衬底上形成横跨所述鳍片结构的栅极结构；在所述栅极结构、鳍片结构及半导体衬底表面形成保护层；对所述鳍片结构进行离子注入工艺后，进行退火工艺；去除所述保护层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上具有鳍片结构和浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构围绕所述鳍片结构；在所述半导体衬底上形成横跨所述鳍片结构的栅极结构；在所述栅极结构、鳍片结构及半导体衬底表面形成保护层；对所述鳍片结构进行离子注入工艺后，进行退火工艺；去除所述保护层。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护层包括第一侧壁层以及位于所述第一侧壁层表面的第二侧壁层。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧壁层为无定型硅层或多晶硅层，所述第二侧壁层为氧化硅层。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述无定形硅层或多晶硅层的工艺为炉管生长法。5.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述无定型硅层或多晶硅层的工艺为湿法去除法。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述湿法去除法采用的溶液为四甲基氢氧化铵。7.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述氧化硅层的工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛刚，
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