[發明專利]鰭式場效應管及其形成方法

有效

• 申請號: 201710168999.4
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN108630548B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 周飛
• 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;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏

本發明提供一種鰭式場效應管及其形成方法，所述鰭式場效應管的形成方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有多個分立的鰭部；形成橫跨所述鰭部的偽柵極，所述偽柵極覆蓋鰭部的部分頂部和側壁，位于偽柵極底部的鰭部區域為溝道區；在所述偽柵極兩側的鰭部中形成源漏摻雜區；形成覆蓋所述偽柵極、源漏摻雜區和所述鰭部的層間介質層；對位于溝道區下方的鰭部進行離子注入，所述離子注入的離子類型與所述源漏摻雜區的離子類型不同，形成溝道穿通阻擋層。本發明形成的鰭式場效應管具有溝道穿通阻擋層，使得鰭式場效應管的溝道穿通效應得到改善，從而提高了鰭式場效應管的電學性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種鰭式場效應管及其形成方法。

背景技術

隨著半導體技術的飛速發展，半導體器件的特征尺寸不斷縮小。半導體器件特征尺寸的減小對半導體器件的性能提出了更高的要求。

目前，金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的尺寸正在不斷變小。為了適應工藝節點的減小，MOSFET場效應管的溝道長度也在逐漸縮短。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，溝道長度的縮短容易造成柵極對溝道控制能力變差的問題，從而使柵極電壓夾斷(pinch off)溝道的難度也越來越大，進而造成亞閥值漏電現象，即出現短溝道效應(short-channel effects，SCE)。

因此，為了更好地適應器件尺寸按比例縮小的要求，半導體工藝逐漸從平面MOSFET晶體管向具有更高功效的三維立體式晶體管(如鰭式場效應管)過渡。鰭式場效應晶體管具有很好的溝道控制能力，可以減小短溝道效應。

然而，現有技術鰭式場效應管器件工作時容易發生溝道穿通效應(ChannelPunchthrough Effect)，從而導致漏電問題。因此，如何解決鰭式場效應管的漏電問題，提高鰭式場效應管的電學性能，成為亟需解決的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種鰭式場效應管及其形成方法，改善鰭式場效應管的漏電問題，提高鰭式場效應管的電學性能。

為解決上述問題，本發明提供一種鰭式場效應管的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有多個分立的鰭部；形成橫跨所述鰭部的偽柵極，所述偽柵極覆蓋鰭部的部分頂部和側壁，位于偽柵極底部的鰭部區域為溝道區；在所述偽柵極兩側的鰭部中形成源漏摻雜區；形成覆蓋所述偽柵極、源漏摻雜區和所述鰭部的層間介質層；對位于溝道區下方的鰭部進行離子注入，所述離子注入的離子類型與所述源漏摻雜區的離子類型不同，形成溝道穿通阻擋層；去除所述偽柵極，在所述層間介質層中形成開口；在所述開口中填充金屬，形成金屬柵極。

可選的，所述源漏摻雜區的摻雜離子為N型離子時，所述離子注入的離子類型為P型離子；所述源漏摻雜區的摻雜離子為P型離子時，所述離子注入的離子類型為N型離子。

可選的，所述離子注入的離子類型為N型離子；對位于溝道區下方的鰭部中進行離子注入的步驟中，所述離子注入的注入離子為砷離子，所述砷離子注入能量為80kev至200kev，注入劑量為1.0E13atom/cm²至2.0E14atom/cm²。

可選的，所述離子注入的離子類型為P型離子；對位于溝道區下方的鰭部中進行離子注入的步驟中，所述離子注入的注入離子為硼離子，所述硼離子注入能量為10kev至30kev，注入劑量為1.0E13atom/cm²至2.0E14atom/cm²。

可選的，所述溝道穿通阻擋層的離子濃度為5.0E17atom/cm³至1.0E20atom/cm³。