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：提供包括第一区域和第二区域的衬底；形成覆盖第一区域衬底表面、以及第一鳍部顶部和侧壁表面的第一掺杂层；形成覆盖第二区域衬底表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面的第二掺杂层，第二掺杂层与第一掺杂层之间具有交界面；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀第一掺杂层形成覆盖第一鳍部侧壁表面的第一掺杂侧墙，刻蚀第二掺杂层形成覆盖第二鳍部侧壁表面的第二掺杂侧墙；在衬底表面形成介质层，且介质层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；去除高于介质层顶部的第一掺杂侧墙和第二掺杂侧墙；对剩余第一掺杂侧墙和剩余第二掺杂侧墙进行退火处理。本发明专利技术改善了形成的鳍式场效应管的电学性能。

Method for forming fin type field effect tube

A method for forming a fin type field effect transistor includes providing a substrate including a first region and a second region; covering the first region, and a first substrate surface fin top and side wall surface of the first doped layer; covering second regions, and second substrate surface fin top and side wall surface of the second doped layer second, between the doped layer and the first doped layer with interface; using maskless etching, etching the first doped layer forming a first doped side wall covering the first fin side wall surface, etching second doped layer of second doped side wall covering second fin side wall surface; forming a dielectric layer on the substrate surface, the top the dielectric layer is lower than that of the first and second top fin fin top; removing the first doped side wall and second side walls is higher than the medium doped layer on top of the first side wall; the residual doping The remaining second doped sidewalls are annealed. The invention improves the electrical performance of the formed fin type field effect transistor.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应管的形成方法
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，所述第一区域衬底表面形成有若干分立的第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有若干分立的第二鳍部，所述第一区域和第二区域的区域类型不同，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；形成覆盖所述第一区域衬底表面、以及第一鳍部顶部和侧壁表面的第一掺杂层，所述第一掺杂层内含有第一掺杂离子，所述第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；形成覆盖所述第二区域衬底表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面的第二掺杂层，所述第一掺杂层和第二掺杂层具有交界面，所述第二掺杂层内含有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于第一区域部分衬底表面和第一鳍部顶部的第一掺杂层，形成覆盖第一鳍部侧壁表面的第一掺杂侧墙，刻蚀去除位于第二区域部分衬底表面和第二鳍部顶部的第二掺杂层，形成覆盖第二鳍部侧壁表面的第二掺杂侧墙；在所述衬底表面形成介质层，所述介质层覆盖第一掺杂侧墙部分侧壁表面和第二掺杂侧墙部分侧壁表面，且所述介质层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；去除高于所述介质层顶部的第一掺杂侧墙和第二掺杂侧墙；对剩余第一掺杂侧墙和剩余第二掺杂侧墙进行退火处理，使第一掺杂侧墙内的第一掺杂离子扩散至第一鳍部内形成第三阱区，使第二掺杂侧墙内的第二掺杂离子扩散至第二鳍部内形成第四阱区。可选的，所述第三阱区的掺杂离子浓度大于第一阱区的掺杂离子浓度；所述第四阱区的掺杂离子浓度大于第二阱区的掺杂离子浓度。可选的，形成所述第一掺杂层和第二掺杂层的工艺步骤包括：在所述衬底表面、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含有第一掺杂离子的第一掺杂膜，第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；刻蚀去除位于第二区域的第一掺杂膜，形成所述第一掺杂层；在所述第一掺杂层表面、第二区域衬底表面、第二鳍部顶部和侧壁表面形成含有第二掺杂离子的第二掺杂膜，所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同；刻蚀去除位于第一掺杂层表面的第二掺杂膜，形成所述第二掺杂层。可选的，所述退火处理为尖峰退火或激光退火。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，所述第一掺杂层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅；所述第二掺杂层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅。可选的，所述第一区域为NMOS区域或PMOS区域；所述第二区域为NMOS区域或PMOS区域。可选的，所述第一区域为NMOS区域，所述第一掺杂离子为P型离子；所述第二区域为PMOS区域，所述第二掺杂离子为N型离子。可选的，所述P型离子包括硼、镓或铟；所述N型离子包括磷、砷或锑。可选的，所述第一掺杂层的材料为含有硼离子的氧化硅；所述第二掺杂层的材料为含有磷离子的氧化硅。可选的，所述第一掺杂层的厚度为1纳米至4纳米；所述第二掺杂层的厚度为1纳米至4纳米。可选的，还包括：形成位于所述第一掺杂层表面的第一盖帽层，所述第一盖帽层的致密度大于第一掺杂层的致密度；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于第一区域部分衬底上和第一鳍部顶部的第一盖帽层，形成位于所述第一掺杂侧墙侧壁表面的第一盖帽侧墙，其中，所述介质层覆盖第一盖帽侧墙部分侧壁表面。可选的，所述第一盖帽膜的材料为氮化硅。可选的，还包括：形成位于所述第二掺杂层表面的第二盖帽层；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于第二区域部分衬底上和第二鳍部顶部的第二盖帽层，形成位于所述第二掺杂侧墙侧壁表面的第二盖帽侧墙，其中，所述介质层覆盖第二盖帽侧墙部分侧壁表面。可选的，所述第二盖帽膜的材料为氮化硅。可选的，所述第一鳍部顶部表面形成有硬掩膜层；所述第二鳍部顶部表面形成有硬掩膜层。可选的，形成所述介质层的工艺步骤包括：在所述衬底表面形成介质膜，所述介质膜覆盖第一掺杂侧墙侧壁表面和第二掺杂侧墙侧壁表面，且所述介质膜顶部高于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；平坦化所述介质膜；回刻蚀去除部分厚度的介质膜形成所述介质层。可选的，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述介质膜，且还对所述介质膜进行退火固化处理，其中，退火固化处理的处理温度为400摄氏度至600摄氏度。可选的，在形成所述第一掺杂膜、第二掺杂膜之前，还包括步骤：对所述第一鳍部和第二鳍部进行氧化处理，在所述第一鳍部和第二鳍部表面形成线性氧化层；去除所述线性氧化层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应管的形成方法的技术方案中，形成覆盖第一区域衬底表面、以及第一鳍部顶部和侧壁表面的第一掺杂层，所述第一掺杂层内含有第一掺杂离子，且所述第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；形成覆盖第二区域衬底表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面的第二掺杂层，所述第二掺杂内含有第二掺杂离子，且所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同，且第一掺杂层和第二掺杂层之间具有交界面；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀所述第一掺杂层形成位于第一鳍部侧壁表面的第一掺杂侧墙，刻蚀所述第二掺杂层形成位于第二鳍部侧壁表面的第二掺杂侧墙；在衬底表面形成介质层，且所述介质层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；去除高于介质层顶部的第一掺杂侧墙和第二掺杂侧墙；对剩余第一掺杂侧墙和剩余第二掺杂侧墙进行退火处理，使第一掺杂离子扩散至第一鳍部内形成第三阱区，使第二掺杂离子扩散至第二鳍部内形成第四阱区。本专利技术中，采用固态源扩散的方法形成第三阱区和第四阱区，使得第一鳍部和第二鳍部保持良好的形貌和较高的晶格质量，且避免对高于介质层顶部的第一鳍部和第二鳍部造成不必要的掺杂，因此第一鳍部内的沟道区具有较高的载流子迁移率，且第二鳍部内的沟道区也具有较高的载流子迁移率。同时，第一阱区和第三阱区能够构成SSRW结构，起到阻止第一鳍部本文档来自技高网...

【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，所述第一区域衬底表面形成有若干分立的第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有若干分立的第二鳍部，所述第一区域和第二区域的区域类型不同，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；形成覆盖所述第一区域衬底表面、以及第一鳍部顶部和侧壁表面的第一掺杂层，所述第一掺杂层内含有第一掺杂离子，所述第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；形成覆盖所述第二区域衬底表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面的第二掺杂层，所述第一掺杂层和第二掺杂层具有交界面，所述第二掺杂层内含有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于第一区域部分衬底表面和第一鳍部顶部的第一掺杂层，形成覆盖第一鳍部侧壁表面的第一掺杂侧墙，刻蚀去除位于第二区域部分衬底表面和第二鳍部顶部的第二掺杂层，形成覆盖第二鳍部侧壁表面的第二掺杂侧墙；在所述衬底表面形成介质层，所述介质层覆盖第一掺杂侧墙部分侧壁表面和第二掺杂侧墙部分侧壁表面，且所述介质层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；去除高于所述介质层顶部的第一掺杂侧墙和第二掺杂侧墙；对剩余第一掺杂侧墙和剩余第二掺杂侧墙进行退火处理，使第一掺杂侧墙内的第一掺杂离子扩散至第一鳍部内形成第三阱区，使第二掺杂侧墙内的第二掺杂离子扩散至第二鳍部内形成第四阱区。...

【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，所述第一区域衬底表面形成有若干分立的第一鳍部，所述第二区域衬底表面形成有若干分立的第二鳍部，所述第一区域和第二区域的区域类型不同，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；形成覆盖所述第一区域衬底表面、以及第一鳍部顶部和侧壁表面的第一掺杂层，所述第一掺杂层内含有第一掺杂离子，所述第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；形成覆盖所述第二区域衬底表面、以及第二鳍部顶部和侧壁表面的第二掺杂层，所述第一掺杂层和第二掺杂层具有交界面，所述第二掺杂层内含有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于第一区域部分衬底表面和第一鳍部顶部的第一掺杂层，形成覆盖第一鳍部侧壁表面的第一掺杂侧墙，刻蚀去除位于第二区域部分衬底表面和第二鳍部顶部的第二掺杂层，形成覆盖第二鳍部侧壁表面的第二掺杂侧墙；在所述衬底表面形成介质层，所述介质层覆盖第一掺杂侧墙部分侧壁表面和第二掺杂侧墙部分侧壁表面，且所述介质层顶部低于第一鳍部顶部和第二鳍部顶部；去除高于所述介质层顶部的第一掺杂侧墙和第二掺杂侧墙；对剩余第一掺杂侧墙和剩余第二掺杂侧墙进行退火处理，使第一掺杂侧墙内的第一掺杂离子扩散至第一鳍部内形成第三阱区，使第二掺杂侧墙内的第二掺杂离子扩散至第二鳍部内形成第四阱区。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，所述第三阱区的掺杂离子浓度大于第一阱区的掺杂离子浓度；所述第四阱区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，形成所述第一掺杂层和第二掺杂层的工艺步骤包括：在所述衬底表面、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含有第一掺杂离子的第一掺杂膜，第一掺杂离子类型与第一阱区的掺杂离子类型相同；刻蚀去除位于第二区域的第一掺杂膜，形成所述第一掺杂层；在所述第一掺杂层表面、第二区域衬底表面、第二鳍部顶部和侧壁表面形成含有第二掺杂离子的第二掺杂膜，所述第二掺杂离子类型与第二阱区的掺杂离子类型相同；刻蚀去除位于第一掺杂层表面的第二掺杂膜，形成所述第二掺杂层。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，所述退火处理为尖峰退火或激光退火。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，所述退火处理的退火温度为900摄氏度至1100摄氏度。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，所述第一掺杂层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅；所述第二掺杂层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅。7...

【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