[發明專利]鰭式場效應管及其制作方法

有效

• 申請號: 201310479778.0
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN104576388B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 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;H01L29/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種鰭式場效應管及其制作方法。其中，鰭式場效應管包括形成在半導體襯底上的介質層和鰭片、柵極結構及設置在鰭片上的外延層，外延層包括在鰭片的源漏區溝槽內依次沉積的第一外延層和第二外延層，其中，第一外延層為碳摻雜濃度小于第二外延層為碳摻雜濃度。外延層在生長的過程中不會形成矩形的輪廓，外延層橫向衍生的距離比較短，相鄰的外延層就不會粘在一起，克服了現有技術中生長在鰭片上外延層的外表面會產生矩形（或近似矩形）的輪廓而造成的相鄰鰭片上所生長的外延層之間距離過縮減的技術問題。

技術領域

本申請涉及半導體制造技術，具體而言，涉及一種鰭式場效應管及其制作方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，半導體器件的性能穩步提高。從結構上來看，半導體器件也由單柵半導體器件發展為多柵半導體器件。目前，鰭式場效應晶體管（Fin field-effecttransistors；Fin FETs）作為多柵半導體器件的代表被廣泛使用。

圖1示出了現有鰭式場效應管的立體結構示意圖。如圖1所示，現有鰭式場效應管包括半導體襯底10’，在半導體襯底10’上形成有突出的鰭片14’，介質層11’覆蓋半導體襯底10’表面以及鰭片14’的一部分側壁；柵極結構橫跨在鰭片14’上，該柵極結構包括柵電極12’和位于柵電極12’兩側的柵電極間隙壁13’。

與平面晶體管相似，可在鰭式場效應晶體管的鰭片14’上的源極區與漏極區形成源極與漏極。然而，由于鰭式場效應晶體管的鰭片通常很窄，因此會發生電流聚焦（currentcrowding）現象。此外，要在較窄的鰭片源極/漏極上放置接觸插塞很困難。為了解決鰭片體積較窄的問題，現有技術采用外延工藝在鰭片上形成了外延半導體層，從而增加了鰭片的體積。

然而，利用外延工藝增加鰭片體積的制作方法存在一些缺點，下面將結合圖2進一步說明現有制作工藝存在的缺點。圖2所示結構是在圖1的基礎上生長了外延層后的鰭式場效應晶體管結構示意圖，是圖1垂直于A-A方向的結構示意圖。其中，外延層22’生長在鰭片14’的源漏區上。與傳統的平面晶體管相比較，鰭式場效應晶體管的源漏區為鰭片14’的一部分，其體積并未被淺溝槽隔離區（shallow trench isolation；STI）局限，可根據半導體器件設計需要調整源漏區的體積。但由于外延層22’通常是由純硅形成，這樣在（111）結晶面上的生長率小于其他結晶面，外延層22’會橫向延伸，并形成多個面8’（facet），這會造成相鄰的鰭片上所生長的外延層之間的橫向距離過度地減小。再者，如圖3所示，由于相鄰的鰭片上所生長的外延層之間的橫向距離過度地減小，相鄰的鰭片14’上所生長的外延層22’的融合也會造成不希望的空隙30’產生。

發明內容

本申請旨在提供一種鰭式場效應管及其制作方法，以解決現有技術中生長在鰭片上外延層的外表面會產生矩形（或近似矩形）的輪廓而造成的相鄰鰭片上所生長的外延層之間距離過縮減的技術問題。

本申請提供的鰭式場效應管的制作方法包括：S101，在半導體襯底上形成鰭片，并在鰭片上形成柵極結構；S102，在鰭片上形成源漏區，并對源漏區進行刻蝕形成源漏區溝槽；S103，在源漏區溝槽內依次沉積第一外延層和第二外延層，其中，第一外延層為碳摻雜濃度小于第二外延層為碳摻雜濃度。

本申請提供的鰭式場效應管，包括形成在半導體襯底上的介質層和鰭片、柵極結構及設置在鰭片上的外延層，外延層包括在鰭片的源漏區溝槽內依次沉積的第一外延層和第二外延層，其中，第一外延層為碳摻雜濃度小于第二外延層為碳摻雜濃度。