一种抗单粒子效应的FinFET器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗单粒子效应的FinFET器件及制备方法，该制备方法包括：制备掺杂离子的衬底层；在衬底层上制备停止层和若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙；刻蚀停止层和衬底层以在剩余的衬底层上形成若干鳍部；对鳍部与衬底层的连接拐角处进行局部氧化；在停止层与衬底层上制备覆盖停止层与衬底层的氧化物层；对氧化物层进行平坦化处理，以暴露停止层的上表面；刻蚀部分高度的氧化物层，以保留位于衬底层上预设高度的所述氧化物层；去除位于鳍部上的停止层；在鳍部上沉积栅氧化物层；在栅氧化物层上沉积栅极。本发明专利技术制备的FinFET器件使得FinFET的单粒子效应的电流通道更长，降低寄生晶体管增益，从而有效的避免了FinFET的单粒子效应。避免了FinFET的单粒子效应。避免了FinFET的单粒子效应。

【技术实现步骤摘要】
一种抗单粒子效应的FinFET器件及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种抗单粒子效应的FinFET器件及制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体工艺的发展，使得FinFET(Fin Field-Effect Transistor，鳍式场效应晶体管)器件出现并发展成为半导体制造的主流工艺而广泛应用于集成电路中，经过集成电路代工厂的验证，22nm技术节点的FinFET可以在低电压下提供高达37％的性能提升，并且功耗不到32nm平面晶体管的一半。因为它们具有较低的泄漏电流，出色的短沟道特性和兼容的现有制造工艺的体硅(Bulk)和绝缘体上硅(SOI)技术。FinFET最初由胡正明教授提出，并首次被Intel公司于2011年成功用于生产出商业处理器。该处理器结合金属High-K栅介质技术与Fin(鳍)结构的优点，使CPU(central processing unit，中央处理器)处理器集成度显著提高,FinFET技术的成功商业化，标志着这项技术己经逐渐走向成熟，使半导体器件可以按照摩尔定律继续向前发展。
[0003]太空中的单粒子辐照引起的空间卫星的数据异常使得单粒子效应(SEE)成为了航天以及国防领域中的研究中的热点。随着摩尔定律的演进，集成电路规模持续增大，使得绝缘介质的材料类型、生长方式、器件结构等不断改进，因此单粒子效应的研究持续面临新的科学问题。与传统平面器件相比，FinFET晶体管是一种三维结构器件，由于增强了栅极电势对沟道的控制作用，这种三维结构的器件较好地抑制了短沟道效应；FinFET特殊3D结构的引入，使其相对于平面器件面临新的单粒子效应问题。对着工艺节点缩减到纳米量级，单粒子效应引发的辐射损伤越发严重。
[0004]FinFET抗单粒子效应能力弱于平面工艺的主要原因在于FinFET的STI(shallow trench isolation，浅槽隔离)隔离层厚度远小于平面工艺。相同特征尺寸的平面工艺晶体管间的STI厚度约为FinFET工艺晶体管间STI厚度的2～3倍，FinFET的单粒子效应的电流通道更短，寄生晶体管增益更大，使得FinFET的单粒子效应效应变得严重。
[0005]因此提供一种新的抗单粒子效应加固的FinFET器件及其制备方法成为了本领域亟待解决的一个重要技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种抗单粒子效应的FinFET器件及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]一种抗单粒子效应的FinFET器件的制备方法，包括：
[0008]制备掺杂离子的衬底层；
[0009]在所述衬底层上制备停止层和若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙；
[0010]以所述侧墙为掩模版，刻蚀所述停止层和所述衬底层以在剩余的所述衬底层上形
成若干鳍部，并保留所述鳍部上方的停止层；
[0011]对所述鳍部与所述衬底层的连接拐角处进行局部氧化，以形成氧化区；
[0012]在所述停止层与所述衬底层上制备覆盖所述停止层与所述衬底层的氧化物层；
[0013]对所述氧化物层进行平坦化处理，以暴露所述停止层的上表面；
[0014]以所述停止层为掩模版，刻蚀部分高度的所述氧化物层，以保留位于所述衬底层上预设高度的所述氧化物层，所保留的所述氧化物层为横向隔离层；
[0015]去除位于所述鳍部上的所述停止层；
[0016]在所述鳍部上沉积栅氧化物层；
[0017]在所述栅氧化物层上沉积栅极。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，制备掺杂离子的衬底层，包括：
[0019]选取衬底层；
[0020]在所述衬底层中掺杂P型离子，得到P型掺杂的衬底层。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，在所述衬底层上制备停止层和若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙，包括：
[0022]采用等离子体增强化学的气相沉积方法在所述衬底层上生长Si3N4以形成停止层；
[0023]采用原子层沉积方法在停止层上生长SiO2以形成SiO2层；
[0024]采用反应离子刻蚀方法刻蚀SiO2层至停止层表面停止，以制备若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，以所述侧墙为掩模版，刻蚀所述停止层和所述衬底层以形成若干鳍部，并保留鳍部上方的停止层，包括：
[0026]以所述侧墙为硬掩模版，采用自对准双重成像方法刻蚀所述停止层和所述衬底层以在剩余的所述衬底层上形成若干鳍部，并保留鳍部上方的停止层。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，在所述停止层与所述衬底层上制备覆盖所述停止层与所述衬底层的氧化物层，包括：
[0028]采用高密度等离子体化学气相淀积方法在所述停止层与所述衬底层上沉积SiO2，以制备覆盖所述停止层与所述衬底层的氧化物层，并对所述氧化物层进行快速热退火处理。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，对所述氧化物层进行平坦化处理，以暴露所述停止层的上表面，包括：
[0030]通过化学机械抛光方法对所述氧化物层进行平坦化处理，以暴露所述停止层的上表面。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，以所述停止层为掩模版，刻蚀部分高度的所述氧化物层，包括：
[0032]以所述停止层为掩模版，采用湿法刻蚀方法刻蚀部分高度的所述氧化物层。
[0033]在本专利技术的一个实施例中，所述衬底层的材料为体硅。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，所述栅氧化物层的材料为Si3N4、Al2O3、HfO2、TiO2中的任意一种。
[0035]本专利技术还提供一种抗单粒子效应的FinFET器件，利用上述任一项实施例所述的FinFET器件的制备方法进行制备，所述FinFET器件包括：
[0036]衬底层；
[0037]若干鳍部，位于所述衬底层之上，所述鳍部包括在纵向上相互连接的源极、沟道区和漏极；
[0038]横向隔离层，位于所述衬底层之上，且位于两个所述鳍部之间；
[0039]栅氧化物层，位于所述沟道区之上；
[0040]栅极，位于所述栅氧化物层之上；
[0041]其中，在所述衬底层和鳍部的连接拐角处具有氧化区。
[0042]本专利技术的有益效果：
[0043]本专利技术制备的FinFET器件通过掩模版保护，对Fin与衬底层连接拐角处进行局部氧化，变相的提高了FinFET器件的STI隔离层厚度，使得FinFET的单粒子效应的电流通道更长，降低寄生晶体管增益，从而有效的避免了FinFET的单粒子效应。
[0044]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0045]图1是本专利技术实施例提供的一种抗单粒子效应的FinFET器件的制备方法的流程示意图；
[0046]图2是本专利技术实施例提供的一种抗单粒子效应的Fi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子效应的FinFET器件的制备方法，其特征在于，包括：制备掺杂离子的衬底层(1)；在所述衬底层(1)上制备停止层(2)和若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙(3)；以所述侧墙(3)为掩模版，刻蚀所述停止层(2)和所述衬底层(1)以在剩余的所述衬底层(1)上形成若干鳍部(4)，去除所述侧墙(3)，保留所述鳍部(4)上方的停止层(2)；对所述鳍部(4)与所述衬底层(1)的连接拐角处进行局部氧化，以形成氧化区(5)；在所述停止层(2)与所述衬底层(1)上制备覆盖所述停止层(2)与所述衬底层(1)的氧化物层(6)；对所述氧化物层(6)进行平坦化处理，以暴露所述停止层(2)的上表面；以所述停止层(2)为掩模版，刻蚀部分高度的所述氧化物层(6)，以保留位于所述衬底层(1)上预设高度的所述氧化物层(6)，所保留的所述氧化物层(6)为横向隔离层(7)；去除位于所述鳍部(4)上的所述停止层(2)；在所述鳍部(4)上沉积栅氧化物层(8)；在所述栅氧化物层(8)上沉积栅极(9)。2.根据权利要求1所述的FinFET器件的制备方法，其特征在于，制备掺杂离子的衬底层(1)，包括：选取衬底层(1)；在所述衬底层(1)中掺杂P型离子，得到P型掺杂的衬底层(1)。3.根据权利要求1所述的FinFET器件的制备方法，其特征在于，在所述衬底层(1)上制备停止层和若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙(3)，包括：采用等离子体增强化学的气相沉积方法在所述衬底层(1)上生长Si3N4以形成停止层(2)；采用原子层沉积方法在停止层(2)上生长SiO2以形成SiO2层；采用反应离子刻蚀方法刻蚀SiO2层至停止层(2)表面停止，以制备若干与鳍部的预设横截面的形状和大小相同的侧墙(3)。4.根据权利要求1所述的FinFET器件的制备方法，其特征在于，以所述侧墙(3)为掩模版，刻蚀所述停止层(2)和所述衬底层(1)以形成若干鳍部，去除所述侧墙(3)，保留鳍部(4)上方的停止层(2)，包括：以所述侧墙(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春福，张泽阳，成亚楠，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：