[發明專利]半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201710457648.5
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109148577B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張海洋;劉盼盼
• 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: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

一種半導體器件及其形成方法，其中方法包括：提供襯底，所述襯底上具有若干鰭部；形成初始摻雜區和介質層，初始摻雜區分別位于所述若干鰭部中，初始摻雜區包括底區域和位于底區域上的頂區域，介質層覆蓋鰭部、初始摻雜區和襯底；在介質層中形成貫穿介質層的溝槽，所述初始摻雜區位于溝槽底部，且所述溝槽暴露出頂區域；刻蝕去除溝槽底部的頂區域，使底區域形成摻雜區。所述方法提高了溝槽底部不同鰭部中摻雜區頂部表面的形貌一致性，提高了半導體器件的可靠性。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種半導體器件及其形成方法。

背景技術

MOS晶體管是現代集成電路中最重要的元件之一。MOS晶體管的基本結構包括：半導體襯底；位于半導體襯底表面的柵極結構，位于柵極結構一側半導體襯底內的源區和位于柵極結構另一側半導體襯底內的漏區。MOS晶體管的工作原理是：通過在柵極結構施加電壓，調節通過柵極結構底部溝道的電流來產生開關信號。

隨著半導體技術的發展，傳統的平面式的MOS晶體管對溝道電流的控制能力變弱，造成嚴重的漏電流。而鰭式場效應晶體管(Fin FET)是一種新興的多柵器件，一般包括凸出于半導體襯底表面的鰭部，覆蓋部分所述鰭部的頂部表面和側壁表面的柵極結構，位于柵極結構一側的鰭部內的源區和位于柵極結構另一側的鰭部內的漏區。

然而，現有的鰭式場效應晶體管構成的半導體器件的性能有待提高。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體器件及其形成方法，以提高不同鰭部中摻雜區頂部表面的形貌一致性。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體器件的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底上具有若干鰭部；形成初始摻雜區和介質層，初始摻雜區分別位于所述若干鰭部中，初始摻雜區包括底區域和位于底區域上的頂區域，介質層覆蓋鰭部、初始摻雜區和襯底；在介質層中形成貫穿介質層的溝槽，所述初始摻雜區位于溝槽底部，且所述溝槽暴露出頂區域；刻蝕去除溝槽底部的頂區域，使底區域形成摻雜區。

可選的，在垂直于襯底頂部表面的方向上，所述頂區域尺寸為所述底區域尺寸的50％～90％。

可選的，還包括：形成柵極結構，所述柵極結構橫跨所述若干鰭部、覆蓋鰭部的部分頂部表面和部分側壁表面，所述初始摻雜區分別位于柵極結構兩側的鰭部中，介質層還覆蓋柵極結構；所述溝槽分別位于柵極結構兩側；形成摻雜區后，摻雜區分別位于柵極結構兩側的鰭部中。

可選的，刻蝕去除溝槽底部的頂區域的方法包括：在所述溝槽中形成阻擋層，所述阻擋層覆蓋溝槽底部的初始摻雜區和鰭部，所述阻擋層還位于溝槽底部的襯底上，且鰭部兩側阻擋層的頂部表面高于初始摻雜區的頂部表面，初始摻雜區頂部表面的阻擋層具有第一厚度，鰭部兩側襯底上的阻擋層具有第二厚度，第一厚度小于第二厚度；回刻蝕阻擋層和初始摻雜區直至去除頂區域；回刻蝕阻擋層和初始摻雜區后，去除阻擋層。

可選的，所述阻擋層的材料為碳氟聚合物、碳氫氟聚合物或碳氮聚合物；所述阻擋層通過在干刻蝕機臺中形成。

可選的，所述阻擋層的材料為碳氟聚合物或碳氫氟聚合物；形成所述阻擋層的工藝參數包括：采用的氣體包括碳氟基氣體、碳氫氟基氣體、Cl₂和Ar，碳氟基氣體的流量為10sccm～500sccm，碳氫氟基氣體的流量為10sccm～500sccm，Cl₂的流量為10sccm～500sccm，Ar的流量為10sccm～500sccm，等離子體化源功率為400瓦～2000瓦，偏置功率為0瓦，溫度為30攝氏度～90攝氏度。

可選的，所述阻擋層的材料為碳氮聚合物；形成所述阻擋層的工藝參數包括：采用的氣體包括CH₄和N₂，CH₄的流量為10sccm～500sccm，N₂的流量為10sccm～500sccm，等離子體化源功率為200瓦～2000瓦，偏置功率為0瓦～500瓦，溫度為0攝氏度～80攝氏度。