[發(fā)明專利]改善鰭式場效應(yīng)管性能的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610008945.7
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN106952822A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 高靜,吳敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善鰭式場效應(yīng)管性能的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體工藝節(jié)點遵循摩爾定律的發(fā)展趨勢不斷減小。為了適應(yīng)工藝節(jié)點的減小，不得不不斷縮短MOSFET場效應(yīng)管的溝道長度。溝道長度的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET場效應(yīng)管的開關(guān)速度等好處。

然而，隨著器件溝道長度的縮短，器件源極與漏極間的距離也隨之縮短，這樣一來柵極對溝道的控制能力變差，使得亞閾值漏電(subthreshold leakage)現(xiàn)象，即所謂的短溝道效應(yīng)(SCE：short-channel effects)更容易發(fā)生。

因此，為了更好的適應(yīng)器件尺寸按比例縮小的要求，半導(dǎo)體工藝逐漸開始從平面MOSFET晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡，如鰭式場效應(yīng)管(FinFET)。FinFET中，柵極至少可以從兩側(cè)對超薄體(鰭部)進(jìn)行控制，具有比平面MOSFET器件強得多的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)；且FinFET相對于其他器件，具有更好的現(xiàn)有的集成電路制作技術(shù)的兼容性。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種改善鰭式場效應(yīng)管性能的方法，提高固態(tài)源摻雜法對鰭部進(jìn)行摻雜的摻雜效率，從而改善形成的鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種改善鰭式場效應(yīng)管性能的方法，包括：提供襯底，所述襯底表面形成有分立的鰭部；在所述鰭部側(cè)壁表面、或者在所述鰭部頂部表面和側(cè)壁表面形成化學(xué)氧化層；在所述化學(xué)氧化層表面形成 摻雜層，所述摻雜層內(nèi)具有摻雜離子；對所述摻雜層進(jìn)行退火處理，使所述摻雜離子擴散進(jìn)入鰭部內(nèi)，形成摻雜區(qū)。

可選的，采用化學(xué)氧化的方法形成所述化學(xué)氧化層；所述化學(xué)氧化層的材料為氧化硅?？蛇x的，所述化學(xué)氧化層的厚度為0.5納米至3納米?？蛇x的，在進(jìn)行所述退火處理之前，還包括，在所述摻雜層表面形成蓋帽層，所述蓋帽層的材料致密度大于所述摻雜層的致密度。可選的，形成所述摻雜層的源材料包括氧源氣體。

可選的，所述摻雜層的材料為摻雜有N型摻雜離子或P型摻雜離子的氧化硅?？蛇x的，采用原位自摻雜的原子層沉積工藝，形成所述摻雜層。

可選的，所述摻雜區(qū)為輕摻雜區(qū)，所述輕摻雜區(qū)位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)；其中，所述摻雜區(qū)為N型輕摻雜區(qū)時，所述摻雜層的材料為摻雜有N型摻雜離子的氧化硅；所述摻雜區(qū)為P型輕摻雜區(qū)時，所述摻雜層的材料為摻雜有P型摻雜離子的氧化硅。

可選的，在形成所述化學(xué)氧化層之前，還包括，在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋鰭部部分側(cè)壁表面，且所述隔離層頂部低于鰭部頂部，其中，所述化學(xué)氧化層位于高于隔離層的鰭部頂部和側(cè)壁表面。

可選的，所述摻雜區(qū)為防穿通區(qū)；所述摻雜區(qū)為N型防穿通區(qū)時，所述摻雜層的材料為摻雜有N型摻雜離子的氧化硅；所述摻雜區(qū)為P型防穿通區(qū)時，所述摻雜層的材料為摻雜有P型摻雜離子的氧化硅。

可選的，在進(jìn)行所述退火處理之前，還包括：在所述摻雜層表面形成隔離層，所述隔離層填充相鄰鰭部之間的區(qū)域，且所述隔離層頂部低于鰭部頂部：刻蝕去除高于隔離層的摻雜層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供一種改善鰭式場效應(yīng)管性能的方法的技術(shù)方案中，在鰭部側(cè)壁表面、或者在所述鰭部頂部表面和側(cè)壁表面形成化學(xué)氧化層，所述化學(xué)氧化層適于阻隔鰭部與外界環(huán)境中的氧接觸，還適于阻隔鰭部表面暴露在形成摻雜層的工藝環(huán)境中，防止鰭部表面形成自然氧化物層，并且，化學(xué)氧化層的致密度比自然氧化物層的致密度小的多；在所述化學(xué)氧化層表面形成摻雜 層，所述摻雜層內(nèi)具有摻雜離子；對所述摻雜層進(jìn)行退火處理，使所述摻雜離子擴散進(jìn)入鰭部內(nèi)，形成摻雜區(qū)。本發(fā)明通過在鰭部表面形成化學(xué)氧化層的方式，防止鰭部表面形成自然氧化物層，使得摻雜層與鰭部之間的擴散界面性能好，摻雜離子易經(jīng)由化學(xué)氧化層擴散至鰭部內(nèi)，提高摻雜離子的摻雜效率，從而改善鰭式場效應(yīng)管的性能。

進(jìn)一步，所述摻雜區(qū)為輕摻雜區(qū)，使得形成的輕摻雜區(qū)的摻雜濃度更符合預(yù)設(shè)目標(biāo)，提高輕摻雜區(qū)的摻雜效率。

更進(jìn)一步，所述摻雜區(qū)為防穿通區(qū)，使得防穿通區(qū)起到的防止源區(qū)和漏區(qū)之間穿通的效果更好，更能有效的起到反向隔離源區(qū)和漏區(qū)的作用，進(jìn)一步改善鰭式場效應(yīng)管的性能。

附圖說明

圖1至圖8為本發(fā)明一實施例提供的鰭式場效應(yīng)管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；