一种FINFET结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种FINFET的制造方法，包括：a.提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成鳍片；b.在所述鳍片上方形成伪栅叠层，并在伪栅叠层两侧形成第一侧墙；c.在所述伪栅叠层两侧的鳍片中形成横向源漏扩展区；d.在所述伪栅叠层两侧的鳍片中形成纵向源漏扩展区；e.在所述伪栅叠层两侧形成第二侧墙，在所述第二侧墙两侧的鳍片中形成源漏区；f.在所述鳍片周围的半导体衬底上方形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构包围所述鳍片的下半部分；在所述浅沟槽隔离结构上方形成层间介质层，其顶部与所述伪栅叠层顶部平齐；去除伪栅叠层并形成栅极空位，在所述栅极空位中形成栅极叠层。本发明专利技术极大地降低了漏端电场强度，有效增加了器件的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件结构制造方法，具体地，涉及一种FINFET结构制造方法。技术背景当下，片上集成系统(SoC)是信息技术产业界发展的主要趋势。其特点是在同一芯片内需要同时包含高性能晶体管器件、低功耗晶体管器件以及耐高压的晶体管器件。由于FinFET器件本身具有抑制短沟道效应的结构特性，在22nm技术节点后可由其代替传统平面MOSFET器件构成高性能、低功耗集成电路。然而，由于硅基FinFET器件中构成鳍片的Si体积显著减小，这种结构器件对高电压应力非常敏感。因此，实现FinFET器件在高压领域中(如ESD或I/O)的应用，是使立体多栅结构器件能够全面取代传统平面结构MOSFETs器件，实现22nm技术节点以后SoC的关键。传统的MOSFETs由于受到漏端PN结反向击穿、源漏穿通及栅介质击穿等因素并不能直接应用于高压(HV)领域。但是，经过对器件结构及掺杂分布的少许改变，传统的平面MOS晶体管器件也可以处理HV应用。通常的做法是是通过在重掺杂的漏区与栅之间增加一次注入工艺来引入轻掺杂漏扩展区。对于FinFET器件，其构成沟道的鳍片结构尺寸很小，如果通过增加LDD区的长度来分散表面电场分布，不但使器件的尺寸过大，不利于集成；而且改善器件耐高压特性的效果并不明显。另外，由于FinFET器件的沟道位于鳍片的侧墙，而鳍片的厚度通常只有几nm，因此，除了横向分布的表面电场，在鳍片的垂直方向上分布的电场同样会对器件的耐压特性产生显著影响。因此，实现FinFET器件在高压领域中(如ESD或I/O)的应用，是使立体多栅结构器件能够全面取代传统平面MOSFETs器件，实现22nm技术节点以后SoC的关键。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种FINFET制作方法，能有效的实现FinFET器件在高压领域中的应用。具体地，本专利技术提供的制造方法包括以下步骤：a.提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成鳍片；b.在所述鳍片上方形成伪栅叠层，并在伪栅叠层两侧形成第一侧墙；c.在所述伪栅叠层两侧的鳍片中形成横向源漏扩展区；d.在所述伪栅叠层两侧的鳍片中形成纵向源漏扩展区；e.在所述伪栅叠层两侧形成第二侧墙，在所述第二侧墙两侧的鳍片中形成源漏区；f.在所述鳍片周围的半导体衬底上方形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构包围所述鳍片的下半部分；在所述浅沟槽隔离结构上方形成层间介质层，所述层间介质层顶部与所述伪栅叠层顶部平齐；去除伪栅叠层并形成栅极空位，在所述栅极空位中形成栅极叠层。其中，所述横向源漏扩展区和所述纵向源漏扩展区的掺杂类型相同，与衬底的掺杂类型相反；所述横向源漏扩展区的掺杂浓度大于所述纵向源漏扩展区的掺杂浓度；其中，形成所述横向源漏扩展区的方法是倾斜的离子注入；形成所述纵向源漏扩展区的方法是垂直的离子注入，其采用能量和剂量小于形成所述横向源漏扩展区采用的能量和剂量。其中，所述横向源漏扩展区位于所述鳍片中未被浅沟槽隔离包围的区域内；所述纵向源漏扩展区位于所述横向源漏扩展区下方的鳍片中。相应的，本专利技术还提供了一种FINFET结构，包括：衬底；鳍片，所述鳍片位于所述衬底上方；栅极叠层，所述栅极叠层覆盖所述鳍片中间的区域；第一侧墙，所述第一侧墙位于所述栅极叠层两侧；横向源漏扩展区，所述横向源漏扩展区位于所述第一侧墙两侧的鳍片中；纵向源漏扩展区，所述纵向源漏扩展区位于所述横向源漏扩展区下方的鳍片中；第二侧墙，所述第二侧墙位于所述第一侧墙两侧；源漏区，所述源漏区位于所述第二侧墙两侧的鳍片中；浅沟槽隔离结构，位于鳍片周围的半导体衬底上方，所述浅沟槽隔离结构包围所述鳍片的下半部分；层间介质层，所述层间介质层位于所述浅沟槽隔离结构上方，覆盖所述鳍片两侧的区域，其顶部与所述伪栅叠层顶部平齐。其中，所述横向源漏扩展区和所述纵向源漏扩展区的掺杂类型相同，与衬底的掺杂类型相反；所述横向源漏扩展区的掺杂浓度大于所述纵向源漏扩展区的掺杂浓度。本专利技术提出的方法在倾斜离子注入形成横向源漏扩展区之后，紧接着做一步低剂量的垂直离子注入工艺，就可以在Fin的深度方向形成Drain的纵向源漏扩展区。通过进一步优化这一漏端垂直扩展区的掺杂浓度及形貌，可以使漏端扩展区大部分被耗尽，这将使漏区的电场进一步平坦化分布，在很大程度上降低了漏端PN结处的峰值电场强度，从而有效增加了器件的漏端PN结击穿电压。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的一个具体实施方式的FinFET的在鳍片200制作完成后的三维立体图；图2～图8为根据本专利技术的一个具体实施方式的FinFET各个制造阶段的剖面图；图9为本专利技术的一个具体实施方式的FinFET的在制作完成后的三维立体图；附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一种FINFET结构，包括：半导体衬底100；鳍片200，所述鳍片位于所述半导体衬底100上方；栅极叠层600，所述栅极叠层600覆盖所述鳍片200中间的区域；第一侧墙301，所述第一侧墙位于所述栅极叠层600两侧；横向源漏扩展区210，所述横向源漏扩展区210位于所述第一侧墙301两侧的鳍片200中；纵向源漏扩展区220，所述纵向源漏扩展区220位于所述横向源漏扩展区210下方的鳍片200中；第二侧墙302，所述第二侧墙302位于所述第一侧墙301两侧；源漏区，所述源漏区位于所述第二侧墙302两侧的鳍片200中；浅沟槽隔离结构400，位于鳍片200周围的半导体衬底100上方，所述浅沟槽隔离结构400包围所述鳍片200的下半部分；层间介质层500，所述层间介质层500位于所述浅沟槽隔离结构400上方，覆盖所述鳍片200两侧的区域，其顶部与所述伪栅叠层300顶部平齐。所述栅极叠层600可以只为金属栅极，也可以为金属/多晶硅复合栅极，其中多晶硅上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FINFET的制造方法，包括：a.提供半导体衬底(100)，在所述半导体衬底(100)上形成鳍片(200)；b.在所述鳍片(200)上方形成伪栅叠层(300)，并在伪栅叠层(300)两侧形成第一侧墙(301)；c.在所述伪栅叠层(300)两侧的鳍片(200)中形成横向源漏扩展区(210)；d.在所述伪栅叠层(300)两侧的鳍片(200)中形成纵向源漏扩展区(220)；e.在所述伪栅叠层(300)两侧形成第二侧墙(302)，在所述第二侧墙(302)两侧的鳍片(200)中形成源漏区；f.在所述鳍片(200)周围的半导体衬底(100)上方形成浅沟槽隔离结构(400)，所述浅沟槽隔离结构(400)包围所述鳍片(200)的下半部分；在所述浅沟槽隔离结构(400)上方形成层间介质层(500)，所述层间介质层(500)顶部与所述伪栅叠层(300)顶部平齐；去除伪栅叠层(300)并形成栅极空位，在所述栅极空位中形成栅极叠层(600)。

【技术特征摘要】
1.一种FINFET的制造方法，包括：
a.提供半导体衬底(100)，在所述半导体衬底(100)上形成鳍片(200)；
b.在所述鳍片(200)上方形成伪栅叠层(300)，并在伪栅叠层(300)两侧
形成第一侧墙(301)；
c.在所述伪栅叠层(300)两侧的鳍片(200)中形成横向源漏扩展区(210)；
d.在所述伪栅叠层(300)两侧的鳍片(200)中形成纵向源漏扩展区(220)；
e.在所述伪栅叠层(300)两侧形成第二侧墙(302)，在所述第二侧墙(302)
两侧的鳍片(200)中形成源漏区；
f.在所述鳍片(200)周围的半导体衬底(100)上方形成浅沟槽隔离结构(400)，
所述浅沟槽隔离结构(400)包围所述鳍片(200)的下半部分；在所述浅沟槽隔
离结构(400)上方形成层间介质层(500)，所述层间介质层(500)顶部与所
述伪栅叠层(300)顶部平齐；去除伪栅叠层(300)并形成栅极空位，在所述栅
极空位中形成栅极叠层(600)。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述横向源漏扩展区(210)
和所述纵向源漏扩展区(220)的掺杂类型相同，与衬底的掺杂类型相反。
3.根据权利要求1述的制造方法，其特征在于，所述横向源漏扩展区(210)
的掺杂浓度大于所述纵向源漏扩展区(220)的掺杂浓度。
4.根据权利要求1述的制造方法，其特征在于，形成所述横向源漏扩展区
(210)的方法是倾斜的离子注入。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述横向源漏扩展区(210)
位于所述鳍片(200)中未被槽隔离结构(400)包围的区域内。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述纵向源漏扩展
区(220)的方法是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云飞，尹海洲，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11