鳍式场效应管的形成方法技术

一种鳍式场效应管的形成方法，包括：在衬底表面形成保护层，且保护层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；在高于保护层顶部的第一鳍部侧壁表面形成第一侧墙；在高于保护层顶部的第二鳍部侧壁表面形成第二侧墙；去除部分厚度或全部厚度的保护层；在暴露出的第一鳍部侧壁表面形成第一外延层，第一外延层内含有第一防穿通离；在暴露出的第二鳍部侧壁表面形成第二外延层，所述第二外延层内含有第二防穿通离子；对第一外延层和第二外延层进行退火处理；去除第一侧墙和第二侧墙；在衬底上、第一外延层表面以及第二外延层表面形成介质层。本发明专利技术改善了形成的鳍式场效应管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。然而，现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，改善鳍式场效应管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供包括第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底内形成有第一阱区，所述第二区域衬底内形成有第二阱区，所述第一区域衬底表面形成有第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二鳍部；在所述衬底表面形成保护层，所述保护层覆盖第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面，且保护层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；在高于所述保护层顶部的第一鳍部侧壁表面形成第一侧墙；在高于所述保护层顶部的第二鳍部侧壁表面形成第二侧墙；去除所述部分厚度或全部厚度的保护层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍部部分或全部侧壁表面，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部部分或全部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成第一外延层，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一防穿通离子类型与第一阱区内的掺杂离子类型相同；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成第二外延层，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二防穿通离子类型与第二阱区内的掺杂离子类型相同；对所述第一外延层和第二外延层进行退火处理，使第一防穿通离子扩散至第一鳍部内形成第一防穿通层，使第二防穿通离子扩散至第二鳍部内形成第二防穿通层；去除所述第一侧墙和第二侧墙；在所述衬底上、第一外延层表面以及第二外延层表面形成介质层，所述介质层暴露出第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面。可选的，所述第一防穿通层的掺杂离子浓度大于第一阱区的掺杂离子浓度；所述第二防穿通层的掺杂离子浓度大于第二阱区的掺杂离子浓度。可选的，采用第一外延工艺形成所述第一外延层，且在第一外延工艺过程中原位自掺杂所述第一防穿通离子。可选的，采用第二外延工艺形成所述第二外延层，且在第二外延工艺过程中原位自掺杂所述第二防穿通离子。可选的，所述第一区域为PMOS区域，所述第一防穿通离子为N型离子；所述第二区域NMOS区域，所述第二防穿通离子为P型离子。可选的，所述第一外延层的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓；所述第二外延层的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓。可选的，先形成所述第一外延层后形成所述第二外延层，且在形成所述第二外延层之前，在所述第一外延层表面形成第一钝化层，所述第一钝化层材料晶格常数与第二外延层材料晶格常数不同；在进行退火处理之前，在所述第二外延层表面形成第二钝化层。可选的，所述第一钝化层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述第二钝化层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选的，采用灰化处理工艺或沉积工艺形成所述第一钝化层；采用灰化处理工艺或沉积工艺形成所述第二钝化层。可选的，在形成所述保护层之前，还包括步骤：在所述第一鳍部顶部和侧壁表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面形成线性氧化层。可选的，去除全部厚度的保护层，形成所述第一外延层和第二外延层的工艺步骤包括：刻蚀去除第一区域暴露出的线性氧化层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成所述第一外延层；在所述第一外延层表面形成第一钝化层；刻蚀去除第二区域暴露出的线性氧化层，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成所述第二外延层；在所述第二外延层表面形成第二钝化层。可选的，去除全部厚度的保护层，形成所述第一外延层和第二外延层的工艺步骤包括：去除所述第一区域和第二区域暴露出的线性氧化层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍部侧壁表面，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出第一鳍部侧壁表面形成所述第一外延层，所述第一外延层还位于暴露出的第二鳍部侧壁表面；在所述第一外延层表面形成第一钝化层；刻蚀去除位于第二区域的第一钝化层和第一外延层，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成第二外延层；在所述第二外延层表面形成第二钝化层。可选的，去除部分厚度的保护层，形成所述第一外延层和第二外延层的工艺步骤包括：去除第一区域和第二区域暴露出的线性氧化层，暴露出剩余保护层与第一侧墙之间的第一鳍部侧壁表面，暴露出剩余保护层与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成所述第一外延层，所述第一外延层还位于暴露出的第二鳍部侧壁表面；在所述第一外延层表面形成第一钝化层；刻蚀去除位于第二区域的第一钝化层和第一外延层，暴露出剩余保护层与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成所述第二外延层；在所述第二外延层表面形成第二钝化层。可选的，去除部分厚度的保护层，形成所述第一外延层和第二外延层的工艺步骤包括：刻蚀去除第一区域暴露出的线性氧化层，暴露出剩余保护层与第一侧墙之间的第一鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成第一外延层；在所述第一外延层表面形成第一钝化层；刻蚀去除第二区域暴露出的线性氧化层，暴露出剩余保护层与第二侧墙之间的第二鳍部侧壁表面；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成所述第二外延层；在所述第二外延层表面形成第二钝化层。可选的，所述退火处理的退火温度为900摄氏度至1100摄氏度。可选的，所述保护层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、有机分布材料或底部抗反射材料。可选的，采用沉积工艺以及回刻蚀工艺，形成所述保护层；或者，采用旋转涂覆工艺形成所述保护层。可选的，刻蚀去除部分厚度的保护层，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述保护层；采用高纵宽比沉积工艺形成所述介质层。可选的，形成所述第一侧墙和第二侧墙的工艺步骤包括：在所述保护层表面、高于保护层顶部的第一鳍部表面、高于保护层的第二鳍部表面形成侧墙膜；采用无掩膜刻蚀工艺回刻蚀所述侧墙膜，形成所述第一侧墙和第二侧墙。可选的，在形成所述介质层之前进行退火处理；或者，在形成介质层之后进行退火处理；或者，在形成所述介质层的工艺过程中进行退火处理。与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供包括第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底内形成有第一阱区，所述第二区域衬底内形成有第二阱区，所述第一区域衬底表面形成有第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二鳍部；在所述衬底表面形成保护层，所述保护层覆盖第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面，且保护层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；在高于所述保护层顶部的第一鳍部侧壁表面形成第一侧墙；在高于所述保护层顶部的第二鳍部侧壁表面形成第二侧墙；去除所述部分厚度或全部厚度的保护层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍部部分或全部侧壁表面，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部部分或全部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成第一外延层，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一防穿通离子类型与第一阱区内的掺杂离子类型相同；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成第二外延层，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二防穿通离子类型与第二阱区内的掺杂离子类型相同；对所述第一外延层和第二外延层进行退火处理，使第一防穿通离子扩散至第一鳍部内形成第一防穿通层，使第二防穿通离子扩散至第二鳍部内形成第二防穿通层；去除所述第一侧墙和第二侧墙；在所述衬底上、第一外延层表面以及第二外延层表面形成介质层，所述介质层暴露出第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面。...

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供包括第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底内形成有第一阱区，所述第二区域衬底内形成有第二阱区，所述第一区域衬底表面形成有第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二鳍部；在所述衬底表面形成保护层，所述保护层覆盖第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面，且保护层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；在高于所述保护层顶部的第一鳍部侧壁表面形成第一侧墙；在高于所述保护层顶部的第二鳍部侧壁表面形成第二侧墙；去除所述部分厚度或全部厚度的保护层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍部部分或全部侧壁表面，暴露出衬底与第二侧墙之间的第二鳍部部分或全部侧壁表面；在所述暴露出的第一鳍部侧壁表面形成第一外延层，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一防穿通离子类型与第一阱区内的掺杂离子类型相同；在所述暴露出的第二鳍部侧壁表面形成第二外延层，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二防穿通离子类型与第二阱区内的掺杂离子类型相同；对所述第一外延层和第二外延层进行退火处理，使第一防穿通离子扩散至第一鳍部内形成第一防穿通层，使第二防穿通离子扩散至第二鳍部内形成第二防穿通层；去除所述第一侧墙和第二侧墙；在所述衬底上、第一外延层表面以及第二外延层表面形成介质层，所述介质层暴露出第一鳍部部分侧壁表面和第二鳍部部分侧壁表面。2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一防穿通层的掺杂离子浓度大于第一阱区的掺杂离子浓度；所述第二防穿通层的掺杂离子浓度大于第二阱区的掺杂离子浓度。3.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用第一外
\t延工艺形成所述第一外延层，且在第一外延工艺过程中原位自掺杂所述第一防穿通离子。4.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用第二外延工艺形成所述第二外延层，且在第二外延工艺过程中原位自掺杂所述第二防穿通离子。5.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一区域为PMOS区域，所述第一防穿通离子为N型离子；所述第二区域NMOS区域，所述第二防穿通离子为P型离子。6.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一外延层的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓；所述第二外延层的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓。7.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，先形成所述第一外延层后形成所述第二外延层，且在形成所述第二外延层之前，在所述第一外延层表面形成第一钝化层，所述第一钝化层材料晶格常数与第二外延层材料晶格常数不同；在进行退火处理之前，在所述第二外延层表面形成第二钝化层。8.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一钝化层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述第二钝化层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。9.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用灰化处理工艺或沉积工艺形成所述第一钝化层；采用灰化处理工艺或沉积工艺形成所述第二钝化层。10.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在形成所述保护层之前，还包括步骤：在所述第一鳍部顶部和侧壁表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面形成线性氧化层。11.如权利要求10所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，去除全部厚度的保护层，形成所述第一外延层和第二外延层的工艺步骤包括：刻蚀去除第一区域暴露出的线性氧化层，暴露出衬底与第一侧墙之间的第一鳍...

【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，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