半导体装置的形成方法制造方法及图纸

一种半导体装置的形成方法包含提供具有基底、鳍片及栅极结构的结构；执行一布植制程，以将掺质布植至邻近栅极结构的鳍片中；及形成栅极侧壁间隔物和鳍片侧壁间隔物。此方法还包含执行第一蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，而保留鳍片的至少一部分于鳍片侧壁间隔物上。此方法还包含执行另一布植制程，以将掺质布植至鳍片及鳍片侧壁间隔物中；及执行第二蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，直到鳍片的顶面在鳍片侧壁间隔物的顶面下，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽。此方法还包含外延成长半导体材料于沟槽中。

Formation Method of Semiconductor Device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的形成方法
本专利技术实施例有关于半导体装置的形成方法，特别有关于鳍式场效晶体管装置。
技术介绍
随着半导体产业努力追求更高的装置密度、更高的效能和更低的成本，也遭遇有关于制造和设计的问题。这些问题的一个解决方法为类鳍式场效晶体管(fin-likefieldeffecttransistor，FinFET)的发展。典型的鳍式场效晶体管包含半导体材料的薄且垂直的“鳍片”。在此鳍片内定义源极、漏极和通道区。晶体管的栅极包围鳍片的通道区，使其接合于鳍片的顶部和侧壁上。此配置允许栅极从三侧诱导电流至通道中。因此，鳍式场效晶体管装置具有更高电流和减少的短通道效应(shortchanneleffect)的益处。然而，制造鳍式场效晶体管装置有各种挑战。举例而言，离子布植，传统上用于掺杂平面装置，已类似地用于掺杂鳍式场效晶体管装置，以在鳍片中产生轻掺杂源极/漏极(lightlydopedsource/drain，LDD)区(或源极/漏极延伸)。但，由于离子布植的方向效应(directionaleffect)，已发觉离子布植在三维鳍片中产生均匀的掺质浓度是相当没效的。举例而言，鳍片的顶部通常有比其下部更高的掺质浓度，因为鳍片的高度通常超过离子布植的能力。倾斜的离子布植(Tiltedionimplantation)对于鳍式场效晶体管也不是非常有效，由于所谓的遮蔽效应(shadowingeffect)，亦即邻近的结构(例如邻近的鳍片、栅极及/或光刻胶遮罩元件)阻挡离子的路径。因此，并非鳍式场效晶体管的优点都能实现。
技术实现思路
根据一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法。此方法包含提供包含基底、在基底上的鳍片以及接合鳍片的栅极结构的结构；执行第一布植制程，以将掺质布植至邻近栅极结构的鳍片中；及形成栅极侧壁间隔物于栅极结构的侧壁上及鳍片侧壁间隔物于鳍片的侧壁上。此方法还包含执行第一蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，而保留至少部分的鳍片于鳍片侧壁间隔物上。在第一蚀刻制程之后，此方法还包含执行第二布植制程，以将掺质布植至鳍片及鳍片侧壁间隔物中。在第二布植制程之后，此方法还包含执行第二蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，直到鳍片的顶面在鳍片侧壁间隔物的顶面之下，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽；及外延(磊晶)成长半导体材料于沟槽中。根据一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法。此方法包含提供包含基底、在基底上的鳍片及接合鳍片的栅极结构的结构。此方法还包含执行第一布植，将掺质布植至鳍片中，产生鳍片的掺杂上部；及形成栅极侧壁间隔物于栅极结构的侧壁上和鳍片侧壁间隔物于鳍片的侧壁上，其中鳍片侧壁间隔物在鳍片的掺杂上部之下。此方法还包含执行第一凹蚀，将邻近栅极侧壁间隔物的鳍片凹蚀，而保留至少部分的鳍片在鳍片侧壁间隔物之上。此方法还包含执行第二布植，将掺质布植至鳍片和鳍片侧壁间隔物中；执行第二凹蚀，将邻近栅极侧壁间隔物的鳍片凹蚀，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽；及在沟槽中外延成长半导体材料。根据一些实施例，提供一种半导体装置。此半导体装置包含基底；在基底上的隔离结构；在基底及隔离结构上的鳍片；接合鳍片的第一部分的栅极结构；在栅极结构的侧壁上及在鳍片的第二部分上的第一侧壁间隔物；在鳍片的第三部分上且邻近第一侧壁间隔物的外延源极/漏极(source/drain，S/D)部件；以及在隔离结构上及在外延源极/漏极部件的一部分的侧壁上的第二侧壁间隔物，其中掺质分布于鳍片的第二部分的大部分中。附图说明通过以下的实施方式配合说明书附图，可以更加理解本专利技术实施例的内容。需强调的是，根据产业上的标准惯例，许多部件(feature)并未按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，各种部件的尺寸可能被任意地增加或减少。图1显示根据本专利技术的实施例的半导体装置的形成方法的流程图。根据本专利技术的实施例，图2、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A和图10A为根据图1的方法的部分半导体装置在各种制造阶段的立体图。根据本专利技术的实施例，图3B、图4B、图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B和图10C为根据图1的方法的部分半导体装置在各种制造阶段的剖面图(沿鳍片长度方向)。附图标记说明：10方法；12、14、15、16、18、20、22、24、26、28步骤；100装置；102基底；104鳍片；104a源极/漏极区；104b通道区；104c源极/漏极延伸区；105补偿间隙壁；106隔离结构；107、109离子布植制程；108栅极结构；110栅极侧壁间隔物；112鳍片侧壁间隔物；114沟槽；116外延部件；X、Y方向；Z法线；B-B线；D1、D2深度；H1、H2、H3高度。具体实施方式以下内容提供了很多不同的实施例或范例，用于实施本专利技术实施例的不同部件。组件和配置的具体范例描述如下，以简化本专利技术实施例。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本专利技术实施例。举例来说，叙述中若提及第一部件形成于第二部件之上，可能包含第一和第二部件直接接触的实施例，也可能包含额外的部件形成于第一和第二部件之间，使得第一和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术实施例可能在许多范例中重复元件符号及/或字母。这些重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非代表所讨论各种实施例及/或配置之间有特定的关系。再者，为了容易描述，在此可以使用例如“在…底下”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空间相对用语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。除了图中所示的方位外，空间相对用语可涵盖装置在使用或操作中的不同方位。装置可以采用其他方位定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述可以同样地作出相应的解释。再者，当以“约”、“大约”或其他类似用语描述一数字或一数字范围时，此用语意图涵盖在所述数字的+/-10％内，除非另有规定。举例而言，用语“约5nm”涵盖从4.5nm至5.5nm的尺寸范围。本专利技术实施例总体上有关于半导体装置及其形成方法。更特别地，本专利技术实施例有关于在鳍式场效晶体管装置中形成源极/漏极(source/drain，S/D)延伸(或轻掺杂源极/漏极区)。本专利技术的一实施例应用具有离子布植、蚀刻和另一离子布植的制程，配合鳍片侧壁间隔物(finsidewallspacer)，以大抵上掺杂鳍片的轻掺杂源极/漏极(LDD)区。其克服对离子布植器的遮蔽效应及限制。因此，鳍片的轻掺杂源极/漏极区几乎均匀地以合适的掺质掺杂，最大化由三维鳍式场效晶体管科技所提供的益处。图1显示形成半导体装置100的方法10的流程图。配合图2至图10C，其为在制造制程各阶段的半导体装置100的立体图和剖面图，来描述方法10。特别是，图2、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A和图10A为部分装置100的立体图；且图3B、图4B、图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B和图10C为沿着鳍片长度方向的部分装置100的剖面图。方法10仅为范例，且不用以限定本专利技术于除了权利要求已详细记载的元件。可在方法10之前、期间和之后，提供额外的步骤，且一些所述的步骤可被取代、删除或移位，以用于此方法的额外实施例。再者，为了说明的目的，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的形成方法，包括：提供一结构，包含一基底、一鳍片在该基底上以及一栅极结构接合该鳍片；执行一第一布植制程，以将一掺质布植至邻近该栅极结构的该鳍片中；形成数个栅极侧壁间隔物于该栅极结构的侧壁上及鳍片侧壁间隔物于该鳍片的侧壁上；执行一第一蚀刻制程，以凹蚀邻近所述栅极侧壁间隔物的该鳍片，且保留该鳍片的至少一部分于所述鳍片侧壁间隔物上；在该第一蚀刻制程之后，执行一第二布植制程，以将该掺质布植至该鳍片及所述鳍片侧壁间隔物中；在该第二布植制程之后，执行一第二蚀刻制程，以凹蚀邻近所述栅极侧壁间隔物的该鳍片，直到该鳍片的一顶面在所述鳍片侧壁间隔物的一顶面之下，在所述鳍片侧壁间隔物之间产生一沟槽；以及外延成长一半导体材料于该沟槽中。

【技术特征摘要】
2018.01.29 US 15/882,2851.一种半导体装置的形成方法，包括：提供一结构，包含一基底、一鳍片在该基底上以及一栅极结构接合该鳍片；执行一第一布植制程，以将一掺质布植至邻近该栅极结构的该鳍片中；形成数个栅极侧壁间隔物于该栅极结构的侧壁上及鳍片侧壁间隔物于该鳍片的侧壁上；执行一第一蚀刻制程，以凹蚀邻近...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡俊雄，郑雅云，沙哈吉·B·摩尔，彭成毅，李威养，游国丰，陈燕铭，陈建豪，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71