[發明專利]FinFET制造方法

有效

• 申請號: 201210206310.X
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103515231A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 趙猛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/04
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種FinFET制造方法。

背景技術

MOSFET（金屬氧化半導體場效應晶體管）是大部分半導體器件的主要構件，當溝道長度小于100nm時，傳統的MOSFET中，由于圍繞有源區的半導體襯底的半導體材料使源極和漏極區間互動，漏極與源極的距離也隨之縮短，產生短溝道效應，這樣一來柵極對溝道的控制能力變差，柵極電壓夾斷(pinch?off)溝道的難度也越來越大，如此便使亞閥值漏電（Subthrehhold?leakage）現象更容易發生。

鰭式場效晶體管（Fin?Field?effect?transistor，FinFET）是一種新的金屬氧化半導體場效應晶體管，其結構通常在絕緣體上硅（SOI）基片上形成，包括狹窄而孤立的硅條（即垂直型的溝道結構，也稱鰭片），鰭片兩側帶有柵極結構。FinFET結構使得器件更小，性能更高。

如圖1所示，現有技術中一種FinFET器件的結構，包括襯底（未圖示）以及直立于襯底上的鰭片，所述鰭片一般通過刻蝕襯底上的外延硅層形成，所述鰭片通常包括源區11、漏區12、位于源區11和漏區12之間的鰭型溝道區13，所述FinFET器件的結構還包括圍繞在鰭型溝道區13兩側及上方的柵極結構14。其中，所述鰭型溝道區13厚度極薄，且其與柵極結構14接觸的三個面均為受控面，受到柵極結構14的控制，可以構造出全耗盡結構，徹底切斷溝道的導電通路。

現有技術中一種提高FinFET器件驅動電流的方法是在圖1所示的FinFET器件表面沉積應力層以向鰭型溝道區13引入應力，提高鰭型溝道區13的載流子遷移率，但是這種方法使得制造的FinFET器件的尺寸增加，不能滿足22nm技術節點以下的FinFET器件的制造要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種FinFET制造方法，在不增加器件尺寸的前提下，能夠增大載流子遷移率，提高FinFET器件的驅動電流。

為解決上述問題，本發明提出一種FinFET制造方法，包括以下步驟：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底上沉積介質層；

刻蝕所述介質層至所述半導體襯底表面，形成至少一個溝槽；

在所述溝槽中填充晶格不同于所述半導體襯底的應力半導體材料；

移除所述介質層；

形成直立于所述半導體襯底上的鰭片，所述鰭片包括源區、漏區以及位于源區和漏區之間的鰭型溝道區；

形成圍繞所述鰭型溝道區兩側及上方的柵極堆疊結構。

進一步的，所述半導體襯底為硅鍺襯底，在所述溝槽中填充的應力半導體材料為硅。

進一步的，所述半導體襯底為硅襯底，在所述溝槽中填充的應力半導體材料為硅鍺。

進一步的，采用外延生長的方式在所述溝槽中填充應力半導體材料。

進一步的，形成直立于所述半導體襯底上的鰭片之后，對所述鰭型溝道區進行N型或P型溝道離子注入。

進一步的，所述N型或P型溝道離子注入的劑量為1.0E18/cm²~1.0E20/cm²。

進一步的，形成直立于所述半導體襯底上的鰭片之后，對所述鰭片進行碳和/或氮離子注入。

進一步的，所述碳和/或氮離子注入的能量為0.3KeV~1.5KeV，劑量為1E19/cm²~1E21/cm²。

進一步的，形成圍繞所述鰭型溝道區兩側及上方的柵極堆疊結構之前，還包括：

在所述半導體襯底以及所述鰭片表面沉積應力層；

退火后移除所述應力層。

進一步的，所述應力層的沉積厚度為20nm~50nm，應力為0.7GPa~2GPa。

進一步的，所述介質層為氧化硅或氮化硅。

進一步的，所述柵極堆疊結構包括柵介質層及形成于所述柵介質層外圍的柵極層。

進一步的，所有溝槽完全獨立.

進一步的，每個溝槽包括源區段、漏區段以及位于所述源區段和漏區段之間的溝道區段，所有溝槽的源區段相互貫通成為一個整體，漏區段相互貫通成為一個整體，溝道區段相互獨立。