一種FinFET制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法，具體地，涉及一種FinFET制造方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著半導(dǎo)體器件的尺寸按比例縮小，出現(xiàn)了閾值電壓隨溝道長(zhǎng)度減小而下降的問題，也即，在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生了短溝道效應(yīng)。為了應(yīng)對(duì)來自半導(dǎo)體涉及和制造方面的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了鰭片場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即FinFET的發(fā)展。
[0003]溝道穿通效應(yīng)(Channel punch-through effect)是場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源結(jié)與漏結(jié)的耗盡區(qū)相連通的一種現(xiàn)象。當(dāng)溝道穿通，就使源/漏間的勢(shì)壘顯著降低，則從源往溝道即注入大量載流子，并漂移通過源-漏間的空間電荷區(qū)、形成一股很大的電流；此電流的大小將受到空間電荷的限制，是所謂空間電荷限制電流。這種空間電荷限制電流是與柵壓控制的溝道電流相并聯(lián)的，因此溝道穿通將使得通過器件的總電流大大增加；并且在溝道穿通情況下，即使柵電壓低于閾值電壓，源-漏間也會(huì)有電流通過。這種效應(yīng)是在小尺寸場(chǎng)效應(yīng)晶體管中有可能發(fā)生的一種效應(yīng)，且隨著溝道寬度的進(jìn)一步減小，其對(duì)器件特性的影響也越來越顯著。
[0004]在FinFET中，通常采用對(duì)溝道下方的鰭片部分進(jìn)行重?fù)诫s來抑制溝道穿通效應(yīng)。目前通用的摻雜方法是離子注入形成所需重?fù)诫s區(qū)，然而，離子注入的深度難以精確控制，同時(shí)會(huì)對(duì)溝道表面造成損傷，為了消除損傷，通常會(huì)在溝道表面形成一層薄氧化層，增加了工藝復(fù)雜度。同時(shí)，雜質(zhì)的分布難以控制，很難準(zhǔn)確的在溝道底部形成超陡倒阱。因此，亟需對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)，解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種FinFET制造方法，準(zhǔn)確的在溝道底部形成超陡倒阱的穿通阻擋層，同時(shí)有效地減小了工藝復(fù)雜度。
[0006]具體的，該方法包括:
[0007]a.提供第一襯底；
[0008]b.在所述襯底上形成穿通阻擋層；
[0009]c.在所述襯底上形成第二襯底；
[0010]d.對(duì)所述第一襯底和第二襯底進(jìn)行刻蝕，形成鰭片；
[0011]e.在所述鰭片兩側(cè)的襯底上形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；
[0012]f.在所述鰭片兩端的部分分別形成源區(qū)、漏區(qū)，在所述鰭片中部的溝道區(qū)上方形成柵極結(jié)構(gòu)。
[0013]其中，所述穿通阻擋層采用離子注入的方法形成；對(duì)于N型器件，形成所述穿通阻擋層的粒子為三價(jià)元素；對(duì)于P型器件，形成所述穿通阻擋層的粒子為五價(jià)元素。
[0014]其中，所述穿通阻擋層的摻雜濃度為lel7cm 3?lel9cm 3 ;所述穿通阻擋層的峰值位于所述襯底表面10?30nm之內(nèi)。
[0015]其中，所述溝道區(qū)的高度等于鰭片未被淺溝槽隔離覆蓋部分的高度；所述第二襯底的高度大于等于所述溝道區(qū)的高度；所述第二襯底與所述溝道區(qū)的高度差不超過6nm。
[0016]其中，所述摻雜區(qū)域的最高摻雜濃度為lel8cm3?lel9cm3。
[0017]本發(fā)明提供了一種FinFET器件的制作方法，特別是FinFET中穿通阻擋層的形成方法，即在分兩次淀積形成襯底，在第二次淀積之前離子注入形成穿通阻擋，并且使第二次淀積的高度大于等于溝道的有效高度，之后在第二次淀積的襯底表面進(jìn)行刻蝕形成鰭片。采用這種方法，可以準(zhǔn)確的控制穿通阻擋層的位置與濃度分布，使其精確地在溝道下方傳統(tǒng)電流產(chǎn)生的區(qū)域形成重?fù)诫s區(qū)，在抑制漏電流的同時(shí)不在溝道中引入雜質(zhì)和缺陷，有效地提高了器件性能，且降低了工藝復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0018]圖1和圖7示意性地示出形成根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體鰭片的方法各階段半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的三維等角圖。
[0019]圖2、圖3、圖4、圖5和圖6示意性地示出形成根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體鰭片的方法各階段半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
[0021]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]本發(fā)明提供了一種FinFET制造方法，具體的，該方法包括以下步驟:
[0023]a.提供第一襯底100 ；
[0024]b.在所述襯底上形成穿通阻擋層120 ；
[0025]c.在所述襯底100上形成第二襯底130 ；
[0026]d.對(duì)所述第一襯底100和第二襯底130進(jìn)行刻蝕，形成鰭片200 ；
[0027]e.在所述鰭片200兩側(cè)的襯底上形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)300 ；
[0028]f.在所述鰭片200兩端的部分分別形成源區(qū)、漏區(qū)，在所述鰭片中部的溝道區(qū)上方形成柵極結(jié)構(gòu)500。
[0029]在FinFET中，通常采用對(duì)溝道下方的鰭片部分進(jìn)行重?fù)诫s來抑制溝道穿通效應(yīng)。目前通用的摻雜方法是離子注入形成所需重?fù)诫s區(qū)，然而，離子注入的深度難以精確控制，同時(shí)會(huì)對(duì)溝道表面造成損傷，為了消除損傷，通常會(huì)在溝道表面形成一層薄氧化層，增加了工藝復(fù)雜度。同時(shí)，雜質(zhì)的分布難以控制，很難準(zhǔn)確的在溝道底部形成超陡倒阱。本發(fā)明提供了一在FinFET中穿通阻擋層的形成方法，即在分兩次淀積形成襯底，在第二次淀積之前離子注入形成穿通阻擋，并且使第二次淀積的高度大于等于溝道的有效高度，之后在第二次淀積的襯底表面進(jìn)行刻蝕形成鰭片。采用這種方法，可以準(zhǔn)確的控制穿通阻擋層的位置與濃度分布，使其精確地在溝道下方傳統(tǒng)電流產(chǎn)生的區(qū)域形成重?fù)诫s區(qū)，在抑制漏電流的同時(shí)不在溝道中引入雜質(zhì)和缺陷，有效地提高了器件性能，且降低了工藝復(fù)雜度。
[0030]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)發(fā)明。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，在描述器件的結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)將一層、一個(gè)區(qū)域稱為位于另一層、另一個(gè)區(qū)域“上面”或“上方”時(shí)，可以指直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個(gè)區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將器件翻轉(zhuǎn)，該一層、一個(gè)區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚印⒘硪粋€(gè)區(qū)域“下面”或“下方”。
[0032]如果為了描述直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面的情形，本文將采用“直接在……上面”或“在……上面并與之鄰接”的表述方式。
[0033]在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本發(fā)明。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，襯底和鰭片的半導(dǎo)體材料可以選自IV族半導(dǎo)體，如Si或Ge，或II1-V族半導(dǎo)體，如GaAs、InP、GaN、SiC，或上述半導(dǎo)體材料的疊層。
[0034]參見圖1，使出了本發(fā)明中的第一襯底100。所述第一襯底材料為半導(dǎo)體材料，可以是5圭，錯(cuò)，神化嫁等，優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，所用襯底為5圭襯底。
[0035]接下來，參見圖2，在所述第一襯底100表面形成掩膜保護(hù)層110。所述保護(hù)層110的作用在于在接下來的離子注入過程中保護(hù)第一襯底表面，減少由于高能粒子轟擊而在第一襯底中形成缺陷。優(yōu)選的，所述保護(hù)層110的材料為二氧化硅，可以通過熱氧化的方式形成。在本實(shí)施例中，采用干氧氧化形成所述保護(hù)層110，其厚度為2?10nm。接下來，進(jìn)行離子注入，在所述第一襯底上形成穿通阻擋層120。其中，對(duì)于N型器件，形成所述穿通阻擋層120的粒子為三價(jià)元素，如硼；對(duì)于P型器件，形成所述穿通阻擋層120的粒子為五價(jià)元素，如磷。通過控制離子注入的能量和劑量，可以很容易的在需要的位置形成我們所希望得到的超陡倒阱。在本實(shí)施例中，所述穿通阻擋層120的摻雜濃度為lel7cm-3?lel9cm-3 ；所述穿通阻擋層120的峰值位于所述第一襯底100表面10?30nm之內(nèi)。注入完成之后，去除所述保護(hù)層110，并進(jìn)行快熱退火，以消除因注入產(chǎn)生的缺陷。完成之后的器件如圖3所示。
[0036]采用這種方法，可以準(zhǔn)確的控制穿通阻擋層的位置與濃度分布，使其精確地在溝道下方傳統(tǒng)電流產(chǎn)生的區(qū)域形成重?fù)诫s區(qū)，在抑制漏電流的同時(shí)不在溝道中弓I入雜質(zhì)和缺陷，有效地提高了器件性能，且降低了工藝復(fù)雜度。