[發明專利]一種抗總劑量輻射的FinFET器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201711146246.X
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107910362A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 安霞;任哲玄;王家寧;黃如;張興
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種抗總劑量輻射的FinFET器件，包括半導體襯底，在半導體襯底上具有與襯底相連的“啞鈴”形Fin條結構，所述Fin條垂直于溝道方向的剖面為“啞鈴”形，即Fin條中部較窄，向上和向下寬度增大；Fin條頂部至中部較窄區域側壁表面具有橫跨Fin條的柵極結構，與柵極結構接觸的Fin條部分構成溝道區；Fin條下部被STI區包裹；源、漏位于溝道區兩端。

2.如權利要求1所述的FinFET器件，其特征在于，所述“啞鈴”形Fin條的材料是Si、Ge、SiGe、III-V族半導體材料或它們的異質結構。

3.如權利要求1所述的FinFET器件，其特征在于，所述“啞鈴”形Fin條頂部寬度為1～50nm，中部最窄部分的寬度不超過頂部寬度的70％，被STI包裹部分的底部寬度不小于頂部寬度。

4.如權利要求1所述的FinFET器件，其特征在于，“啞鈴”形Fin條被STI區包裹部分側面的傾斜角度小于85°。

5.權利要求1～4任一所述的FinFET器件的制備方法，包括以下步驟：

1)在半導體襯底上形成“啞鈴”形Fin條；

2)在“啞鈴”形Fin條下部形成淺槽隔離區；

3)在Fin條側壁和頂部表面形成柵極結構，并在柵極結構的側面形成側墻；

4)光刻定義源漏區圖形，摻雜并退火形成源漏。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)直接在半導體襯底上用刻蝕方法形成“啞鈴”形Fin條，或者，在半導體襯底上先外延Fin條所需的半導體材料，然后再刻蝕該外延層得到“啞鈴”形Fin條。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述半導體襯底為體硅襯底，在其上形成“啞鈴”形Fin條的方法包括：

1-1)在半導體襯底上淀積硬掩膜，光刻定義Fin條圖形；

1-2)干法刻蝕硬掩膜和一定深度的半導體襯底，形成“啞鈴”形Fin條的上部結構；

1-3)淀積一層氮化硅，并進行干法刻蝕，形成氮化硅側墻；

1-4)各向同性刻蝕襯底至一定深度，濕法腐蝕去掉硬掩膜和側墻，形成“啞鈴”形Fin條結構。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1-2)中干法刻蝕半導體襯底的深度為1～30nm。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1-4)中各向同性刻蝕對硬掩膜和襯底材料具有較好的刻蝕選擇比，縱向刻蝕深度決定“啞鈴”形Fin條中部和下部的總高度，橫向刻蝕距離決定了“啞鈴”形Fin條中部寬度。

10.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟2)包括：

2-1)淀積淺槽隔離氧化物，并進行平坦化；

2-2)各向同性刻蝕淺槽隔離氧化物至一定深度，暴露出“啞鈴”形Fin條上部和中部，較寬的下部Fin條被包圍在氧化物中。