[發(fā)明專利]鰭式場效晶體管應(yīng)力工程優(yōu)化及其的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010145945.8
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111403285B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑宇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

本發(fā)明涉及一種鰭式場效晶體管應(yīng)力工程優(yōu)化方法和鰭式場效晶體管的制作方法，涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，在鰭式場效晶體管的后柵工藝中，通過離子注入工藝形成包括非晶硅和多晶硅的雙層結(jié)構(gòu)的偽柵極結(jié)構(gòu)，非晶硅構(gòu)成鰭結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，由非晶硅構(gòu)成的側(cè)墻退火體積膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，在垂直方向擠壓鰭結(jié)構(gòu)，緩解鰭結(jié)構(gòu)的側(cè)壁呈上窄下寬的結(jié)構(gòu)而造成溝道性能差異的問題，而提高鰭式場效晶體管的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及一種鰭式場效晶體管應(yīng)力工程優(yōu)化方法和鰭式場效晶體管的制作方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，為了跟上摩爾定律的腳步，MOSFET晶體管的特征尺寸在不斷地縮小。隨著半導(dǎo)體器件的尺寸按比例縮小，器件溝道長度縮短，漏極與源極的距離也隨之縮短，出現(xiàn)了閾值電壓隨溝道長度減小而下降，漏電流增加等問題，也即，在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生了短溝道效應(yīng)。

上述挑戰(zhàn)導(dǎo)致了鰭片場效應(yīng)晶體管，即FinFET的發(fā)展，例如，業(yè)界在14nm開始采用鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET，F(xiàn)in?Field-Effect?Transistor)結(jié)構(gòu)。即平面CMOS晶體管向三維(3D)鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin?Field?Effect?Transistor，F(xiàn)inFET)器件結(jié)構(gòu)過渡。在FinFET中，柵至少可以從兩側(cè)對超薄體進行控制，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(yīng)。

一般的，在FinFET中為了利于填充，鰭(Fin)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁會有一定角度，呈上窄下寬的結(jié)構(gòu)，然而此結(jié)構(gòu)會造成溝道性能的差異，且容易產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，而影響鰭式場效應(yīng)晶體管的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種鰭式場效晶體管應(yīng)力工程優(yōu)化方法，包括：S1：在半導(dǎo)體襯底上形成鰭結(jié)構(gòu)；S2：沉積第一層多晶硅層，所述第一層多晶硅層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的上表面及所述鰭結(jié)構(gòu)的上表面和側(cè)面；S3：對所述第一層多晶硅進行離子注入工藝，形成非晶硅層；S4：對所述非晶硅層進行光刻刻蝕工藝，以形成所述鰭結(jié)構(gòu)的非晶硅側(cè)墻結(jié)構(gòu)；S5：沉積第二層多晶硅層，所述第二層多晶硅層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的上表面、所述鰭結(jié)構(gòu)的上表面和側(cè)表面及所述非晶硅側(cè)墻結(jié)構(gòu)的上表面和側(cè)表面，然后對所述第二層多晶硅層進行平坦化工藝，并通過光刻刻蝕工藝形成偽柵極結(jié)構(gòu)；以及S6：進行高溫退火工藝使得所述非晶硅側(cè)墻結(jié)構(gòu)中的非晶硅向多晶化轉(zhuǎn)變。

更進一步的，在步驟S1中，在半導(dǎo)體襯底上還形成一層絕緣埋層，然后在絕緣埋層上形成所述鰭結(jié)構(gòu)。

更進一步的，在步驟S2中，所述第一層多晶硅層的厚度大于10nm。

更進一步的，在步驟S3中，所述離子注入工藝的離子注入的材料為Ge或Ar。

更進一步的，在步驟S3中，所述離子注入工藝的離子注入深度小于或等于所述第一層多晶硅的厚度。

更進一步的，在步驟S4中，所述非晶硅側(cè)墻結(jié)構(gòu)的高度為所述鰭結(jié)構(gòu)的高度的10％至100％之間。

更進一步的，在步驟S5中，所述平坦化工藝為化學(xué)機械研磨工藝。

更進一步的，步驟S6中，所述高溫退火工藝的退火溫度大于600℃。

更進一步的，步驟S6中，所述高溫退火工藝的氛圍為惰性氣體氛圍。

更進一步的，步驟S6中，所述高溫退火工藝的退火時間大于1s。