N型鰭式場效應晶體管及其形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制作領域，特別涉及一種N型鰭式場效應晶體管及其形成方法。
【背景技術】
[0002]MOS晶體管通過在柵極施加電壓，調(diào)節(jié)通過溝道區(qū)域的電流來產(chǎn)生開關信號。但當半導體技術進入32/28納米以下節(jié)點時，傳統(tǒng)的平面式MOS晶體管對溝道電流的控制能力變?nèi)?，造成嚴重的漏電流。鰭式場效應晶體管(Fin FET)是一種新型的多柵器件，它一般包括具有高深寬比的半導體鰭部、覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁的柵極結構、位于所述柵極結構兩側(cè)的鰭部內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)，鰭式場效應晶體管的柵極結構可以從頂部和兩側(cè)對鰭部進行控制，具有比平面MOS晶體管強得多的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術的一種鰭式場效應晶體管的結構示意圖。如圖1所示，包括:半導體襯底10，所述半導體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14 一般是通過對半導體襯底10刻蝕后得到的；隔離結構11，位于鰭部14兩側(cè)的半導體襯底10上且覆蓋鰭部14的部分側(cè)壁，隔離結構11的表面低于鰭部14的頂部表面；柵極結構12，橫跨覆蓋所述鰭部14側(cè)壁和頂部部分表面，且所述柵極結構部分位于隔離結構11上，柵極結構12包括柵介質(zhì)層15和位于柵介質(zhì)層15上的柵電極16 ;位于柵極結構12兩側(cè)的鰭部14內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)。
[0004]但是現(xiàn)有鰭式場效應晶體管晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決的問題是怎樣防止鰭式場效應晶體管的源漏穿通問題。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種N型鰭式場效應晶體管的形成方法，包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有凸起的鰭部，所述鰭部包括相鄰接的底部區(qū)域和上部區(qū)域，所述底部區(qū)域位于上部區(qū)域下方；進行離子注入工藝，向鰭部中注入B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成注入?yún)^(qū)；在離子注入工藝后，進行退火工藝，激活注入?yún)^(qū)中的B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)；進行退火工藝后，形成橫跨覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵極結構；在柵極結構兩側(cè)的鰭部中形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0007]可選的，在進行離子注入工藝之前，在所述鰭部兩側(cè)的半導體襯底上形成隔離結構，所述隔離結構的表面低于鰭部的頂部表面，并且覆蓋鰭部的底部區(qū)域側(cè)壁。
[0008]可選的，所述摻雜區(qū)的表面與隔離結構的表面的齊平或低于隔離結構的表面。
[0009]可選的，所述離子注入工藝注入的B離子和F離子覆蓋的范圍包括鰭部和鰭部兩側(cè)的隔離結構，部分B離子和F離子通過鰭部的表面注入到鰭部中，部分B離子和F離子通過隔離結構表面的散射作用注入到鰭部中或者通過擴散作用進入到鰭部中。
[0010]可選的，所述離子注入注入的B離子和F離子為BF2離子，所述離子注入的能量為3Kev?lOKev，注入劑量為5E13?5E14atom/cm2，注入角度為O度。
[0011]可選的，進行離子注入時，向鰭部中分別注入B離子和F離子，所述離子注入注入的B離子和F離子的數(shù)量比為1:1?1:5。
[0012]可選的，所述離子注入注入的B離子和F離子的數(shù)量比為1:3?1:5。
[0013]可選的，所述鰭部的材料為硅，在進行退火工藝時，硼離子取代半導體襯底中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置。
[0014]可選的，所述退火工藝為激光退火。
[0015]可選的，所述激光退火為掃描式激光退火，激光退火的溫度為1200?1350攝氏度。
[0016]可選的，所述退火為毫秒退火，退火溫度為1000?1400攝氏度，退火時間為I毫秒?15暈秒。
[0017]可選的，所述摻雜區(qū)用于提高源區(qū)和漏區(qū)的勢壘，提高N型鰭式場效應晶體管抗穿通的能力。
[0018]可選的，所述源區(qū)和漏區(qū)在鰭部中的深度小于摻雜區(qū)在鰭部中的深度。
[0019]可選的，所述柵極結構包括位于鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵氧化層、和位于柵氧化層上的多晶硅柵電極。
[0020]可選的，所述柵極結構包括位于鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的高K柵介質(zhì)層、和位于高K柵介質(zhì)層上的金屬柵電極。
[0021]本發(fā)明還提供了一種N型鰭式場效應晶體管，包括:半導體襯底，所述半導體襯底上具有凸起的鰭部，所述鰭部包括相鄰接的底部區(qū)域和上部區(qū)域，所述底部區(qū)域位于上部區(qū)域下方；位于所述鰭部的底部區(qū)域中的摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)中摻雜有B離子和F離子；橫跨覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵極結構；位于柵極結構兩側(cè)的鰭部中的源區(qū)和漏區(qū)。
[0022]可選的，所述鰭部兩側(cè)的半導體襯底上形成有隔離結構，所述隔離結構的表面低于鰭部的頂部表面，所述柵極結構部分位于隔離結構表面上。
[0023]可選的，所述摻雜區(qū)的表面與隔離結構的表面的齊平或低于隔離結構的表面。
[0024]可選的，所述鰭部的材料為硅，所述硼離子取代鰭部中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置。
[0025]可選的，所述B離子和F離子的濃度為1E17?lE19atom/cm3，B離子和F離子的數(shù)量比為1:1?1:5。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0027]本發(fā)明的N型鰭式場效應晶體管的形成方法，在形成鰭部后，在鰭部的底部區(qū)域中注入B離子和F離子，形成注入?yún)^(qū)，在進行注入工藝后，進行退火工藝，激活注入?yún)^(qū)中的B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)，摻雜區(qū)中具有B離子，B離子的類型與N型鰭式場效應晶體管源區(qū)和漏區(qū)摻雜離子的類型(N型離子)相反，提高了源區(qū)和漏區(qū)之間的勢壘，源區(qū)和漏區(qū)穿通時需要克服該勢壘，從而提高了 N型鰭式場效應晶體管抗穿通的能力，并且，進行退火時硼離子取代鰭部中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置(硼離子一般是通過硅原子之間的間隙擴散)，由于氟離子占據(jù)了硼離子的擴散通道，從而使得注入的硼離子定扎在注入位置附近，防止了硼離子向外擴散，N型鰭式場效應晶體管抗穿通的能力進一步增強。另外，在離子注入后，直接進行退火工藝以激活摻雜離子，防止離子注入后進行其他工藝時，未激活的硼離子向注入位置(或注入?yún)^(qū))之外的區(qū)域擴散，形成的摻雜區(qū)的位置與離子的注入位置對應，防止摻雜區(qū)的位置的偏移，并保證注入的B離子和F離子濃度和濃度均勻性。
[0028]進一步，所述離子注入工藝覆蓋的范圍包括鰭部和鰭部兩側(cè)的隔離結構，部分B離子和F離子通過鰭部的表面注入到鰭部中，部分B離子和F離子通過隔離結構表面的散射作用注入到鰭部中或者在后需退火時通過擴散作用進入到鰭部中，散射作用和擴散作用對鰭部側(cè)壁表面附近的B離子和F離子進行補充，以使鰭部中形成的注入?yún)^(qū)的邊緣區(qū)域和中間區(qū)域的B離子和F離子濃度分布較為均勻。
[0029]進一步，所述注入的B離子的數(shù)量與F離子的數(shù)量之比為1:3?1:5，使得F離子能占據(jù)硅原子與硅原子之間的多個間隙，阻斷B離子的擴散通道，防止B離子的擴散，盡量使得B離子定扎在輸入位置附近，保證注入的B離子的濃度和濃度均勻性分布，更有效的提高了 N型鰭式場效應晶體管抗穿通的能力。
[0030]本發(fā)明的N型鰭式場效應晶體管包括位于鰭部的底部區(qū)域中的摻雜區(qū)，摻雜區(qū)中摻雜有B離子和F離子，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置(硼離子一般是通過硅原子之間的間隙擴散)，由于氟離子占據(jù)了硼離子的擴散通道，從而使得注入的硼離子定扎在注入位置附近，防止了硼離子向外擴散，并且注入的B離子的類型與N型鰭式場效應晶體管源區(qū)和漏區(qū)摻雜離子的類型(N型離子)相反，提高了源區(qū)和漏區(qū)之間的勢壘，提高了 N型鰭式場效應晶體管抗穿通的能力。
【附圖說明】
[0031]圖1示出了現(xiàn)有技術的一種鰭式場效應晶體管的結構示意圖；
[0032]圖2?圖7為本發(fā)明實施例鰭式場效應晶體管形成過程的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]如【背景技術】所言，現(xiàn)有技術形成的鰭式場效應晶體管晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的問題。
[0034]研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術的鰭式場效應晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的原因為:鰭式場效應晶體管具有凸起的鰭部，鰭部兩側(cè)的半導體襯底上具有隔離結構，隔離結構覆蓋鰭部的部分側(cè)壁表面且隔離結構的表面低于鰭部的頂部表面，所述隔離結構用于柵極結構與半導體之間以及相鄰鰭部之間的電學隔離，柵極結構橫跨覆蓋鰭部的部分側(cè)部和頂部表面，并且部分柵極結構位于隔離結構上，因而現(xiàn)有技術的鰭式場效應晶體管柵極結構只覆蓋鰭部的上部區(qū)域(上部區(qū)域是指鰭部的高于隔離結構表面的部分)表面，而鰭部的底部區(qū)域(鰭部是指鰭部的低于隔離結構表面的部分)不會被柵極結構覆蓋，因而在鰭式場效應晶體管工作時，柵極結構對鰭部上部區(qū)域的控制能力較強，而對鰭部的底部區(qū)域的控制能力很弱，因此鰭式場效應晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之間容易穿通。
[0035]為解決上述問題，本發(fā)明實施例首先提供了一種鰭式場效應晶體管的形成方法，在形成鰭部后，通過離子注入在鰭部中形成摻雜區(qū)，摻雜區(qū)的摻雜類型與鰭式場效應晶體管源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型相反，因而增加了鰭式場效應晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之間的勢壘，以防止了源區(qū)和漏區(qū)之間的穿通。
[0036]