[發(fā)明專利]FINFET摻雜方法及其結構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410770301.2
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN105280701A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設計）人: 蔡俊雄;呂偉元
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

技術領域

本發(fā)明總體涉及半導體領域，更具體地，涉及FINFET器件及其制造方法。

背景技術

電子工業(yè)已經對能夠同時支持更大量的越來越復雜和精細的功能的更小和更快的電子器件經歷了不斷增加的需求。因此，在半導體工業(yè)中存在制造低成本、高性能和低功率的集成電路(IC)的持續(xù)的趨勢。通過按比例縮小半導體IC尺寸(例如，最小特征尺寸)并從而改進生產效率和降低相關成本，目前，這些目標大部分已經實現。然而，這種縮小也已經向半導體制造工藝引入了增加的復雜度。因此，半導體IC和器件中的持續(xù)進步的實現需要半導體制造工藝和技術中的類似的進步。

近來，已經努力引入多柵極器件以通過柵極溝道耦合、減小截斷電流以及減小短溝道效應(SCE)來改進柵極控制。已經引入的一種這樣的多柵極器件是鰭式場效應晶體管(FinFET)。FinFET的名字來自于從襯底延伸的鰭狀結構，鰭狀結構形成在襯底上并且用于形成FET溝道。FinFET與傳統的互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝兼容，并且它們的三維結構允許它們強有力地縮小，同時保持柵極控制并減輕SCE。然而，通過FinFET器件的進行摻雜劑的離子注入(如目前的制造方法所進行的)直接促成FinFET溝道區(qū)中的缺陷的形成和雜質的引入。這樣的溝道缺陷和雜質可以導致流過FinFET溝道的載流子的散射，從而降低溝道遷移率并且不利地影響器件性能。通過FinFET鰭注入摻雜劑也可以產生非均勻性摻雜分布，這可以引起FinFET器件參數的變化以及一些其他問題。因此，現有技術不是在所有方面都完全令人滿意。

發(fā)明內容

根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造半導體器件的方法，包括：提供襯底，襯底具有從襯底處延伸的鰭；在鰭上形成原位摻雜層；以及在鰭上形成原位摻雜層之后，在原位摻雜層上形成未摻雜層。

優(yōu)選地，在鰭上形成原位摻雜層還包括在鰭上外延生長原位摻雜的阱區(qū)。

優(yōu)選地，在原位摻雜層上形成未摻雜層還包括在原位摻雜層上外延生長未摻雜的溝道區(qū)。

優(yōu)選地，原位摻雜層的厚度介于約10nm和40nm之間。

優(yōu)選地，未摻雜層的厚度介于約10nm和40nm之間。

優(yōu)選地，未摻雜層的摻雜劑濃度小于約1×10¹⁷cm^-3。

優(yōu)選地，該方法還包括：形成鄰近于未摻雜的溝道區(qū)并且位于未摻雜溝道區(qū)的兩側上的源極區(qū)和漏極區(qū)。

優(yōu)選地，該方法還包括：在鰭上形成原位摻雜層之前，在襯底上方沉積介電層；以及實施第一介電質圖案化步驟以暴露從襯底延伸的第一鰭；其中，在鰭上形成原位摻雜層還包括：在暴露的第一鰭上形成原位摻雜層；以及在原位摻雜層上形成未摻雜層還包括：在暴露的第一鰭上形成的原位摻雜層上形成未摻雜層。

優(yōu)選地，該方法還包括：實施第二介電質圖案化步驟以暴露從襯底處延伸的第二鰭；其中，在鰭上形成原位摻雜層還包括：在暴露的第二鰭上形成原位摻雜層；以及在原位摻雜層上形成未摻雜層還包括：在暴露的第二鰭上形成的原位摻雜層上形成未摻雜層。

優(yōu)選地，原位摻雜層包括N型阱區(qū)和P型阱區(qū)中的一個。

根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括：提供襯底，襯底包括從襯底處延伸的多個鰭；形成使多個鰭中的每個鰭彼此隔離的隔離區(qū)；在多個鰭的第一組鰭上形成原位摻雜的N阱區(qū)；以及在第一組鰭上形成原位摻雜的N阱區(qū)之后，在原位摻雜的N阱區(qū)上形成未摻雜溝道區(qū)。

優(yōu)選地，該方法還包括：在多個鰭的第二組鰭上形成原位摻雜的P阱區(qū)；以及在第二組鰭上形成原位摻雜P阱區(qū)之后，在原位摻雜的P阱區(qū)上形成未摻雜溝道區(qū)。

優(yōu)選地，原位摻雜的N阱區(qū)包括選自由砷、磷和銻組成的組中的至少一種摻雜劑。

優(yōu)選地，原位摻雜的P阱區(qū)包括選自由硼、鋁、鎵和銦組成的組中的至少一種摻雜劑。

優(yōu)選地，該方法還包括：在多個鰭的第一組鰭上形成原位摻雜的N阱區(qū)之前，在襯底上方沉積介電層；以及實施介電質圖案化步驟以暴露多個鰭的第一組鰭。

優(yōu)選地，該方法還包括：在多個鰭的第二組鰭上形成原位摻雜的P阱區(qū)之前，在襯底上方沉積介電層；以及實施介電質圖案化步驟以暴露多個鰭的第二組鰭。

優(yōu)選地，未摻雜溝道區(qū)的摻雜劑濃度小于約1×10¹⁷cm^-3。