[發明專利]改善鰭式場效應管性能的方法

在審

• 申請號: 201610008945.7
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN106952822A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 李勇
• 申請（專利權）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: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 高靜,吳敏

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種改善鰭式場效應管性能的方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的不斷發展，半導體工藝節點遵循摩爾定律的發展趨勢不斷減小。為了適應工藝節點的減小，不得不不斷縮短MOSFET場效應管的溝道長度。溝道長度的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET場效應管的開關速度等好處。

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)現象，即所謂的短溝道效應(SCE：short-channel effects)更容易發生。

因此，為了更好的適應器件尺寸按比例縮小的要求，半導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，如鰭式場效應管(FinFET)。FinFET中，柵極至少可以從兩側對超薄體(鰭部)進行控制，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；且FinFET相對于其他器件，具有更好的現有的集成電路制作技術的兼容性。

然而，現有技術形成的鰭式場效應管的電學性能有待提高。

發明內容

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

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

可選的，采用化學氧化的方法形成所述化學氧化層；所述化學氧化層的材料為氧化硅。可選的，所述化學氧化層的厚度為0.5納米至3納米?？蛇x的，在進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?？蛇x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，所述摻雜區為輕摻雜區，所述輕摻雜區位于柵極結構兩側的鰭部內；其中，所述摻雜區為N型輕摻雜區時，所述摻雜層的材料為摻雜有N型摻雜離子的氧化硅；所述摻雜區為P型輕摻雜區時，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壁表面，且所述隔離層頂部低于鰭部頂部，其中，所述化學氧化層位于高于隔離層的鰭部頂部和側壁表面。

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

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明提供一種改善鰭式場效應管性能的方法的技術方案中，在鰭部側壁表面、或者在所述鰭部頂部表面和側壁表面形成化學氧化層，所述化學氧化層適于阻隔鰭部與外界環境中的氧接觸，還適于阻隔鰭部表面暴露在形成摻雜層的工藝環境中，防止鰭部表面形成自然氧化物層，并且，化學氧化層的致密度比自然氧化物層的致密度小的多；在所述化學氧化層表面形成摻雜 層，所述摻雜層內具有摻雜離子；對所述摻雜層進行退火處理，使所述摻雜離子擴散進入鰭部內，形成摻雜區。本發明通過在鰭部表面形成化學氧化層的方式，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，摻雜離子易經由化學氧化層擴散至鰭部內，提高摻雜離子的摻雜效率，從而改善鰭式場效應管的性能。

進一步，所述摻雜區為輕摻雜區，使得形成的輕摻雜區的摻雜濃度更符合預設目標，提高輕摻雜區的摻雜效率。

更進一步，所述摻雜區為防穿通區，使得防穿通區起到的防止源區和漏區之間穿通的效果更好，更能有效的起到反向隔離源區和漏區的作用，進一步改善鰭式場效應管的性能。

附圖說明

圖1至圖8為本發明一實施例提供的鰭式場效應管形成過程的剖面結構示意圖；