半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成半导体层，所述半导体层内掺杂有P型离子；在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子；在所述半导体层内掺杂P型离子、并在鳍部内掺杂阈值电压调节离子之后，进行退火工艺。以所形成的半导体结构形成P型鳍式场效应晶体管时，所述P型鳍式场效应晶体管的负偏压温度不稳定性效应得到抑制、性能改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(FinFET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和介质层，所述介质层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且介质层表面低于鳍部顶部；位于介质层表面、以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。然而，现有的鳍式场效应晶体管，尤其使P型鳍式场效应晶体管的性能不良。
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及其形成方法，以所形成的半导体结构形成P型鳍式场效应晶体管时，所述P型鳍式场效应晶体管的性能改善。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：在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成半导体层，所述半导体层内掺杂有P型离子；在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子；在所述半导体层内掺杂P型离子、并在鳍部内掺杂阈值电压调节离子之后，进行退火工艺。可选的，所述P型离子包括硼离子或铟离子。可选的，所述P型离子为硼离子，所述硼离子的掺杂浓度为1E15atoms/cm3～1E17atoms/cm3。可选的，所述半导体层的厚度为1纳米～5纳米。可选的，所述半导体层的材料为单晶硅；所述半导体层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。可选的，在所述半导体层内掺杂P型离子的工艺为原位掺杂工艺。可选的，在形成所述半导体层之后，在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子。可选的，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域的基底表面分别具有鳍部。可选的，在所述第一区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括N型离子；在所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括P型离子。可选的，所述第一区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括砷离子或磷离子；所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括硼离子或铟离子。可选的，所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子还包括氟离子。可选的，还包括：在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子之前，在所述半导体层表面形成界面层。可选的，在第一区域的鳍部内掺杂阈值电压调节离子的步骤包括：在所述界面层表面形成第一图形层，所述第一图形层暴露出第一区域的界面层；以所述第一图形层掩膜，采用第一离子注入工艺在第一区域的鳍部内注入N型离子。可选的，在第二区域的鳍部内掺杂阈值电压调节离子的步骤包括：在所述界面层表面形成第二图形层，所述第二图形层暴露出第二区域的界面层；以所述第二图形层掩膜，采用第二离子注入工艺在第二区域的鳍部内注入P型离子。可选的，所述界面层的材料为氧化硅；所述界面层的厚度为15纳米～25纳米。可选的，在所述第一区域的鳍部内形成第一阱区，所述第一阱区内掺杂有N型离子；在所述第二区域的鳍部内形成第二阱区，所述第二阱区内掺杂有P型离子。可选的，所述退火工艺为尖峰退火工艺或快速热退火工艺。可选的，所述尖峰退火工艺的参数包括：退火气体包括氮气、氩气或氦气，退火温度为600摄氏度～1050摄氏度。可选的，在所述退火工艺之后，在所述半导体层表面形成栅极结构，所述栅极结构横跨所述鳍部，且所述栅极结构覆盖部分鳍部的侧壁和顶部；在所述栅极结构两侧的半导体层和鳍部内形成源区和漏区。相应的，本专利技术还提供一种采用上述任一项方法所形成的半导体结构，包括：衬底，所述衬底包括基底、位于基底表面的鳍部、以及位于基底表面的隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面，所述鳍部内掺杂有阈值电压调节离子；位于所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成半导体层，所述半导体层内掺杂有P型离子。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的形成方法中，在形成于鳍部暴露出的侧壁和顶部表面的半导体层内掺杂P型离子。对用于形成P型鳍式场效应晶体管的衬底来说，在鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括N型离子。在后续的退火工艺中，半导体层内的P型离子受到热驱动而向鳍部内扩散，而鳍部内的N型离子会受到热驱动而向半导体层内扩散，从而使得P型离子与N型离子相互复合，以此使得半导体层以及靠近半导体层的部分鳍部内的空穴浓度提高、电子浓度降低。后续在所述半导体层表面形成鳍式场效应晶体管的栅介质层，所述半导体层和靠近半导体层的部分鳍部形成鳍式场效应晶体管的沟道区，所述沟道区与栅介质层接触界面处的能带弯曲程度减小，所述沟道区的电场强度减小，相应的，由P型鳍式场效应晶体管的负偏压温度不稳定性效应引起的不良影响也得以削弱。因此，能够提高所形成的P型鳍式场效应晶体管的性能。进一步，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域的基底表面分别具有鳍部；而且，在所述第一区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括N型离子；在所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括P型离子。所述第一区域的衬底用于形成P型鳍式场效应晶体管，所述第二区域的衬底用于形成N型鳍式场效应晶体管。在第一区域中，受所述退火工艺的驱动，半导体层内的P型离子向鳍部内扩散，鳍部内的N型离子向半导体层内扩散，所述P型离子和N型离子相互复合，减小了半导体层和靠近半导体层的部分鳍部内的N型离子浓度，减小了半导体层与后续形成的栅介质层界面处的能带弯曲程度，减小了P型鳍式场效应晶体管沟道区的电场强度，由此削弱P型鳍式场效应晶体管的负偏压温度不稳定性效应。在第二区域中，由于半导体层内掺杂的是P型离子，而鳍部内掺杂的阈值电压调节离子也包括P型离子，因此半导体层内掺杂的P型离子不会影响所形成的N型鳍式场效应晶体管的性能。本专利技术的结构中，位于鳍部表面的半导体层内掺杂有P型离子。对具有P型鳍式场效应晶体管的衬底来说，所述鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括N型离子。所述半导体层内的P型离子能够向鳍部内扩散，而鳍部内的N型离子能够向半导体层内扩散，P型离子与N型离子相互复合，半导体层以及靠近半导体层的部分鳍部内的空穴浓度提高、电子浓度降低。所述半导体层和靠近半导体层的部分鳍部为鳍式场效应晶体管的沟道区，所述沟道区与鳍式场效应晶体管的栅介质层的接触界面处能带弯曲程度减小，所述沟道区的电场强度减小，相应的，由P型鳍式场效应晶体管的负偏压温度不稳定性效应引起的不良影响也得以削弱。因此，能够提高P型鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1至图10是本专利技术实施例的半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，现有的鳍式场效应晶体管，尤其使P型鳍式场效应晶体管的性能不良。经过研究发现，在鳍式场效应晶体管中，鳍部顶部表面的晶面通常为(100)，鳍部侧壁表面的晶面通常为(110)，而(110)晶面的原子密度大于(100)晶面的原子密度，从而容易形成鳍式场效应晶体管晶体管的过程中，基于热制程的影响，所述鳍部的侧壁表面会产生更多的悬挂键。所述鳍部侧壁和顶部表面的悬挂键会在鳍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括基底、位于基底表面的鳍部、以及位于基底表面的隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面；在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成半导体层，所述半导体层内掺杂有P型离子；在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子；在所述半导体层内掺杂P型离子、并在鳍部内掺杂阈值电压调节离子之后，进行退火工艺。

【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：提供衬底，所述衬底包括基底、位于基底表面的鳍部、以及位于基底表面的隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面；在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成半导体层，所述半导体层内掺杂有P型离子；在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子；在所述半导体层内掺杂P型离子、并在鳍部内掺杂阈值电压调节离子之后，进行退火工艺。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P型离子包括硼离子或铟离子。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P型离子为硼离子，所述硼离子的掺杂浓度为1E15atoms/cm3～1E17atoms/cm3。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体层的厚度为1纳米～5纳米。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体层的材料为单晶硅；所述半导体层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述半导体层内掺杂P型离子的工艺为原位掺杂工艺。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述半导体层之后，在所述鳍部内掺杂阈值电压调节离子。8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域的基底表面分别具有鳍部。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括N型离子；在所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括P型离子。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括砷离子或磷离子；所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子包括硼离子或铟离子。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二区域的鳍部内掺杂的阈值电压调节离子还包括氟离子。12.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
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