[發(fā)明專利]FinFET及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210506189.2
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103855011A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱慧瓏;許淼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 蔡純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，更具體地，涉及FinFET及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件的尺寸越來越小，短溝道效應(yīng)愈加明顯。為了抑制短溝道效應(yīng)，提出了在SOI晶片或塊狀半導(dǎo)體襯底上形成的FinFET。FinFET包括在半導(dǎo)體材料的鰭片(fin)的中間形成的溝道區(qū)，以及在鰭片兩端形成的源/漏區(qū)。柵電極在溝道區(qū)的兩個側(cè)面包圍溝道區(qū)(即雙柵結(jié)構(gòu))，從而在溝道各側(cè)上形成反型層。由于整個溝道區(qū)都能受到柵極的控制，因此能夠起到抑制短溝道效應(yīng)的作用。

在批量生產(chǎn)中，與使用SOI晶片相比，使用塊狀的半導(dǎo)體襯底制造的FinFET成本效率更高，從而廣泛采用。然而，在使用半導(dǎo)體襯底的FinFET中難以控制半導(dǎo)體鰭片的高度，并且在源區(qū)和漏區(qū)之間可能形成經(jīng)由半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電路徑，從而產(chǎn)生漏電流的問題。

為了減小源區(qū)和漏區(qū)之間的漏電流，可以在半導(dǎo)體鰭片下方形成摻雜穿通阻止層(punch-through-stopper?layer)。例如，通過對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入形成摻雜區(qū)，以提供摻雜穿通阻止層，然后將半導(dǎo)體襯底位于穿通阻止層上方的部分圖案化為半導(dǎo)體鰭片。

然而，摻雜區(qū)的濃度分布導(dǎo)致其難以形成明顯的邊界。利用摻雜區(qū)提供的摻雜穿通阻止層的深度位置及其厚度難以清晰地限定。進(jìn)一步地，位于摻雜穿通阻止層上方的半導(dǎo)體鰭片的厚度也難以清晰地限定。半導(dǎo)體鰭片與摻雜穿通阻止層之間的過渡區(qū)域可能成為潛在的漏電流路徑，并且導(dǎo)致FinFET的閾值電壓不期望地發(fā)生隨機(jī)變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在基于半導(dǎo)體襯底的FinFET中減小源區(qū)和漏區(qū)之間的漏電流，并且減小閾值電壓的隨機(jī)變化。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造FinFET的方法，包括：圖案化半導(dǎo)體襯底以形成脊?fàn)钗铮贿M(jìn)行離子注入，使得在脊?fàn)钗镏行纬蓳诫s穿通阻止層，并且半導(dǎo)體襯底位于摻雜穿通阻止層上方的部分形成半導(dǎo)體鰭片；形成與半導(dǎo)體鰭片相交的柵堆疊，該柵堆疊包括柵極電介質(zhì)和柵極導(dǎo)體，并且柵電介質(zhì)將柵極導(dǎo)體和半導(dǎo)體鰭片隔開；形成圍繞柵極導(dǎo)體的柵極側(cè)墻；以及在半導(dǎo)體鰭片位于柵堆疊兩側(cè)的部分中形成源區(qū)和漏區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種FinFET，包括：半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的摻雜穿通阻止層；位于摻雜穿通阻止層上的半導(dǎo)體鰭片；與半導(dǎo)體鰭片相交的柵堆疊，該柵堆疊包括柵極電介質(zhì)和柵極導(dǎo)體，并且柵電介質(zhì)將柵極導(dǎo)體和半導(dǎo)體鰭片隔開；以及位于半導(dǎo)體鰭片兩端的源區(qū)和漏區(qū)，其中摻雜穿通阻止層和半導(dǎo)體鰭片均由半導(dǎo)體襯底形成。

在本發(fā)明的FinFET中，采用摻雜穿通阻止層將半導(dǎo)體鰭片和半導(dǎo)體襯底隔開，從而可以斷開源區(qū)和漏區(qū)之間經(jīng)由半導(dǎo)體襯底的漏電流路徑。由于在形成脊?fàn)钗镏筮M(jìn)行離子注入，在脊?fàn)钗锏纳疃确较蛏闲纬啥盖偷膿诫s分布，可以更清晰地限定摻雜穿通阻止層的上邊界和下邊界，以及更清楚地限定位于摻雜穿通阻止層上方的半導(dǎo)體鰭片的高度。本發(fā)明的FinFET可以減小漏電流和減小閾值電壓的隨機(jī)變化。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，在應(yīng)力作用層中形成的源區(qū)和漏區(qū)可以向半導(dǎo)體鰭片中的溝道區(qū)施加合適的應(yīng)力以提供載流子的遷移率。

附圖說明

通過以下參照附圖對本公開實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

通過以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1-6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的各個階段的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖，其中在圖4中還示出摻雜穿通阻止層中的摻雜分布。

圖7-9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的一部分階段的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

為了簡明起見，可以在一幅圖中描述經(jīng)過數(shù)個步驟后獲得的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)理解，在描述器件的結(jié)構(gòu)時，當(dāng)將一層、一個區(qū)域稱為位于另一層、另一個區(qū)域“上面”或“上方”時，可以指直接位于另一層、另一個區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個區(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、一個區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚印⒘硪粋€區(qū)域“下面”或“下方”。

如果為了描述直接位于另一層、另一個區(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。