鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅结构，所述伪栅结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面；对位于所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入；在所述离子注入之后，去除所述伪栅结构；去除伪栅结构后，形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展，集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小，MOSFET器件的沟道长度也相应不断缩短。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，因此栅极对沟道的控制能力随之变差，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，为了更好适应特征尺寸的减小，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晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET的栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制。与平面MOSFET器件相比，栅对沟道的控制能力更强，从而能够很好的抑制短沟道效应。但是，现有技术形成的鳍式场效应晶体管电学性能仍有待提高。
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晶体管及其形成方法，提高鳍式场效应晶体管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅结构，所述伪栅结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面；对位于所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入；在所述离子注入之后，去除所述伪栅结构；去除伪栅结构后，形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面。可选的，所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：沿垂直于衬底表面方向对所述鳍部进行离子注入。可选的，所述对鳍部进行离子注入的步骤为调节鳍式场效应晶体管阈值电压的离子注入。可选的，所述鳍式场效应晶体管为N型晶体管，所述进行离子注入的步骤中，对所述鳍部进行B离子注入；或者，所述鳍式场效应晶体管为P型晶体管，所述进行离子注入的步骤中，对所述鳍部进行P离子或As离子注入。可选的，所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：对所述鳍部进行多次离子注入，所述多次离子注入分别是对鳍部垂直于衬底表面方向的不同位置处进行离子注入。可选的，所述形成方法还包括：在提供衬底之后，形成伪栅结构之前，在所述鳍部之间的衬底上形成隔离层，其中，高于隔离层顶部表面的鳍部为第一部分鳍部；所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：对第一部分鳍部的顶部进行第一离子注入，对第一部分鳍部的底部进行第二离子注入。可选的，所述进行第一离子注入的步骤包括：对低于所述第一部分鳍部顶部表面100-300埃处进行第一离子注入；所述进行第二离子注入的步骤包括：对高于所述隔离层顶部表面100-300埃处的第一部分鳍部进行第二离子注入。可选的，所述鳍式场效应晶体管为N型晶体管，所述第一离子注入的离子源为BF2，能量范围为2-35keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2；所述第二离子注入的离子源为B，能量范围为1-15keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2。可选的，所述鳍式场效应晶体管为P型晶体管，所述第一离子注入的离子源为P，能量范围为2-25keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2；所述第二离子注入的离子源为As，能量范围为5-40keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2。可选的，所述形成方法还包括：在形成所述伪栅结构之后，进行离子注入之前，在所述伪栅结构两侧的鳍部中形成源漏掺杂区。可选的，所述形成方法还包括：在形成所述伪栅结构之后，形成所述源漏掺杂区之前，对所述伪栅结构两侧的鳍部进行轻掺杂离子注入以形成轻掺杂区；对所述轻掺杂区进行第一退火工艺处理。可选的，所述第一退火工艺为氮气退火、尖峰退火或激光退火。可选的，所述形成方法还包括：对所述鳍部进行离子注入之后，去除伪栅结构之前，进行第二退火工艺处理，以激活所述源漏掺杂区和伪栅结构下方鳍部中的离子。可选的，所述进行第二退火工艺处理的步骤包括：采用尖峰退火和激光退火方式中的一种或多种进行第二退火工艺处理。可选的，所述第二退火工艺为尖峰退火，所述尖峰退火的工艺温度为950-1100℃；或者，所述第二退火工艺为激光退火，所述激光退火的工艺温度为1150-1300℃。相应的，本专利技术还提供一种鳍式场效应晶体管，包括：衬底，所述衬底上具有多个分立的鳍部；横跨所述鳍部的伪栅结构，所述伪栅结构覆盖所述鳍部的部分顶部和侧壁表面；其中，所述伪栅结构下方的鳍部内具有掺杂离子，所述掺杂离子为通过对位于所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入所形成。可选的，所述掺杂离子用于调节所述鳍式场效应晶体管的阈值电压。可选的，所述鳍式场效应晶体管为N型晶体管，所述掺杂离子为B离子；或者，所述鳍式场效应晶体管为P型晶体管，所述掺杂离子为P离子或As离子。可选的，所述掺杂离子为通过对所述鳍部进行多次离子注入所形成；其中，所述多次离子注入为分别对所述鳍部垂直于衬底表面方向的不同位置处进行离子注入。可选的，所述鳍式场效应晶体管还包括：位于相邻所述鳍部之间衬底上的隔离层，其中，高于所述隔离层顶部表面的鳍部为第一部分鳍部；所述掺杂离子为通过对所述第一部分鳍部的顶部进行第一离子注入、对所述第一部分鳍部的底部进行第二离子注入所形成。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晶体管的形成方法中，在形成横跨鳍部的伪栅结构后，再对所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入，由于所述伪栅结构覆盖鳍部的部分顶部和侧壁表面，因此在对所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入的过程中，所述伪栅结构一方面可以起到保护鳍部的作用，减少鳍部在离子注入以及其他半导体工艺中受到的损伤；另一方面，所述伪栅结构还可以减少鳍部中的掺杂离子通过间隙原子、空位等晶格缺陷向外扩散，从而减少了鳍部中掺杂离子的剂量流失(doseloss)，同时伪栅结构还能减少由于离子注入造成的鳍部损伤，进而提高了鳍式场效应晶体管的电学性能。此外，在对鳍部进行离子注入的过程中，也会对所述伪栅结构进行离子注入，由于伪栅结构中具有和鳍部相同的掺杂离子，从而降低了鳍部内与鳍部外的掺杂离子浓度差，减少了鳍部中的掺杂离子向外扩散，进而减少了鳍部中掺杂离子的剂量流失；且所述伪栅结构中的掺杂离子也会扩散到鳍部中，从而增大鳍部中掺杂离子的浓度，进而提高鳍式场效应晶体管的电学性能。可选方案中，沿垂直于衬底表面方向对所述鳍部进行离子注入，可以避免因凸出的鳍部造成阴影效应(shadoweffect)的发生，防止无法对鳍部进行有效、准确的离子注入，进而提高了晶体管的电学性能。可选方案中，对所述鳍部进行多次离子注入，所述多次离子注入分别是对鳍部垂直于衬底表面的不同位置处进行离子注入。通过多次离子注入可以提高鳍部中的离子注入量，从而提高掺杂离子的浓度，进而减少因掺杂离子剂量流失(doseloss)，而造成难以较好调节晶体管阈值电压的问题，提高了晶体管的电学性能。此外，由于所述多次离子注入分别是对鳍部垂直于衬底表面的不同位置处进行离子注入，可以提高鳍部中掺杂离子分布的均匀程度，从而更好地通过掺杂离子调节晶体管的阈值电压，进而提高了晶体管的电学性能。可选方案中，在形成所述伪栅结构之后，在伪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅结构，所述伪栅结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面；对位于所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入；在所述离子注入之后，去除所述伪栅结构；去除伪栅结构后，形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上具有多个分立的鳍部；形成横跨所述鳍部的伪栅结构，所述伪栅结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面；对位于所述伪栅结构下方的鳍部进行离子注入；在所述离子注入之后，去除所述伪栅结构；去除伪栅结构后，形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部部分顶部和侧壁表面。2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：沿垂直于衬底表面方向对所述鳍部进行离子注入。3.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述对鳍部进行离子注入的步骤为调节鳍式场效应晶体管阈值电压的离子注入。4.如权利要求3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍式场效应晶体管为N型晶体管，所述进行离子注入的步骤中，对所述鳍部进行B离子注入；或者，所述鳍式场效应晶体管为P型晶体管，所述进行离子注入的步骤中，对所述鳍部进行P离子或As离子注入。5.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：对所述鳍部进行多次离子注入，所述多次离子注入分别是对鳍部垂直于衬底表面方向的不同位置处进行离子注入。6.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：在提供衬底之后，形成伪栅结构之前，在所述鳍部之间的衬底上形成隔离层，其中，高于隔离层顶部表面的鳍部为第一部分鳍部；所述对鳍部进行离子注入的步骤包括：对第一部分鳍部的顶部进行第一离子注入，对第一部分鳍部的底部进行第二离子注入。7.如权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述进行第一离子注入的步骤包括：对低于所述第一部分鳍部顶部表面100-300埃处进行第一离子注入；所述进行第二离子注入的步骤包括：对高于所述隔离层顶部表面100-300埃处的第一部分鳍部进行第二离子注入。8.如权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍式场效应晶体管为N型晶体管，所述第一离子注入的离子源为BF2，能量范围为2-35keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2；所述第二离子注入的离子源为B，能量范围为1-15keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2。9.如权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍式场效应晶体管为P型晶体管，所述第一离子注入的离子源为P，能量范围为2-25keV，剂量范围为1.0E13-5.0E14atm/cm2；所述第二离子注入的离子源为As，能量范围为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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