[發(fā)明專利]一種多柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110356209.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103107072A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及一種多柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的制造方法。

背景技術(shù)

在超大規(guī)模集成電路（VLSI）制造中，通過(guò)減小器件特征尺寸來(lái)提高集成密度，從而改善器件性能并且持續(xù)提高運(yùn)算速度。為了增加?xùn)艠O寬度從而提高晶體管的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)縮小FET器件的尺寸，開(kāi)發(fā)制造出新器件結(jié)構(gòu)例如多柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MuGFET）來(lái)解決這種技術(shù)挑戰(zhàn)。非平面雙柵極MOSFET的一個(gè)具體變型為鰭形場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Fin?Field-Effect?Transistors,?FinFET），其結(jié)構(gòu)包括狹窄而孤立的硅鰭片，鰭片的兩側(cè)帶有柵極，垂直于鰭片中部的溝道受鰭片兩側(cè)的雙柵極控制。現(xiàn)有技術(shù)的FinFET結(jié)構(gòu)通常為在絕緣體上硅（Silicon-On-Insulator,?SOI）基片上形成的。

傳統(tǒng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的前段制程（Front-End-Of-Line,?FEOL）制作流程如圖1所示。在步驟101中，提供一半導(dǎo)襯底，所述半導(dǎo)體襯底通常為SOI襯底。在步驟102中，進(jìn)行SOI層變薄的步驟，使頂部含Si半導(dǎo)體層由70~90nm變薄至40nm左右。在步驟103中，通過(guò)構(gòu)圖頂部含Si半導(dǎo)體層形成一個(gè)或者更多個(gè)鰭片。在步驟104中，執(zhí)行鰭片圓角化工藝。在步驟105中進(jìn)行柵極堆棧的沉積。在步驟106中，刻蝕所述柵極堆棧而形成柵極。在步驟107中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成輕摻雜源漏區(qū)（LDDs）。在步驟108中，進(jìn)行第一間隔物的沉積，在所述柵極側(cè)壁上形成偏移側(cè)墻。在步驟109中，進(jìn)行選擇性外延生長(zhǎng)（Selective?Epitaxial?Growth,?SEG）工藝生長(zhǎng)硅鍺（SiGe）材料。在步驟110中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成重?fù)诫s源漏區(qū)（HDDs）。在步驟111中，隨后進(jìn)行快速升溫退火（Rapid?thermal?annealing,?RTA）處理，所述快速升溫退火步驟采用尖峰退火，退火溫度范圍為900℃~1100℃。在步驟112中，進(jìn)行第二間隔物的沉積，在所述柵極側(cè)壁上形成間隙壁（spacer）結(jié)構(gòu)。在步驟113中，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行硅化（Silicidation）處理，形成鎳-鉑-硅（NiPtSi）自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。

隨著現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鰭形場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）可變形為3-D三柵極晶體管（Tri-Gate）、π型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（π-Gate）、Ω型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Ω-FET）以及環(huán)繞柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Gate-All-Around,?GAA）等等。其中Ω型場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以有效地避免32nm工藝器件的短溝道效應(yīng)，較好地提高場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的性能。但是，在現(xiàn)有的Ω型場(chǎng)效應(yīng)晶體管制造技術(shù)中面臨著一些挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

Ω-型FinFET有較好的避免短溝道效應(yīng)的特性，并且相對(duì)于傳統(tǒng)鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管而言有更優(yōu)越的器件性能。但是制作Ω-FinFET是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

本發(fā)明提出一種制作鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法：用離子注入鰭片，隨后進(jìn)行TMAH濕法刻蝕。由于摻雜濃度隨高度變化呈高斯分布，頂部的摻雜濃度比底部要高，鰭片頂端在TMAH中有非常緩慢的刻蝕速率。

一種鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成一個(gè)或者更多個(gè)鰭片；對(duì)所述鰭片進(jìn)行摻雜；使用TMAH對(duì)所述鰭片進(jìn)行刻蝕以形成Ω型鰭片；對(duì)所述鰭片進(jìn)行熱退火處理。

優(yōu)選地，其中所述半導(dǎo)體襯底為絕緣體上硅（SOI）襯底。

優(yōu)選地，在所述半導(dǎo)體襯底上形成鰭片之前，還包括使所述絕緣體上硅（SOI）層變薄的步驟。

優(yōu)選地，在所述半導(dǎo)體襯底上形成鰭片的步驟采用193nm準(zhǔn)分子激光刻蝕技術(shù)進(jìn)行。

優(yōu)選地，對(duì)所述鰭片進(jìn)行摻雜，摻雜雜質(zhì)的種類為硅(Si)、氬(Ar)、氮(N)、鍺(Ge)、鎵(Ga)中的一種或者為它們的任意組合。

優(yōu)選地，還包括對(duì)所述鰭片實(shí)施鰭片圓角化工藝的步驟。

優(yōu)選地，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行柵極堆棧沉積的步驟，所述進(jìn)行柵極堆棧沉積的步驟分為三步：沉積一柵極電介質(zhì)層；沉積一柵電極層；以及沉積一覆蓋層。優(yōu)選地，所述柵極電介質(zhì)層為高介電常數(shù)材料層，優(yōu)選地，為氮化鉿硅酸鹽（HfSiON）材料。優(yōu)選地，所述柵電極層為金屬層，優(yōu)選地，為氮化鈦（TiN）材料。優(yōu)選地，所述覆蓋層為非晶硅（amorphous?Si,?a-Si）半導(dǎo)體材料。

優(yōu)選地，還包括對(duì)所述柵極堆棧進(jìn)行刻蝕從而形成柵極的步驟。