[發(fā)明專(zhuān)利]FinFET結(jié)構(gòu)中的Fin形貌設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110597296.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113394104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發(fā)明提供一種FinFET結(jié)構(gòu)中的Fin形貌設(shè)計(jì)方法，在硅基底上依次形成鍺外延層、硅外延層、緩沖層以及硬掩膜層；刻蝕形成多個(gè)相互間隔的Fin結(jié)構(gòu)；并在Fin結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成第一側(cè)墻；沉積覆蓋Fin結(jié)構(gòu)的有機(jī)分布層；刻蝕有機(jī)分布層及第一側(cè)墻至將鍺外延層的側(cè)壁全部暴露；在硅外延層、緩沖層以及硬掩膜層的側(cè)壁形成第二側(cè)墻；去除有機(jī)分布層；沉積一層氧化層并退火處理，暴露出側(cè)壁的鍺外延層在退火中被完全氧化；刻蝕去除硬掩膜層、緩沖層及氧化層形成多個(gè)Fin。本發(fā)明在硅基底的上方以及Fin的下方形成鍺外延層，在側(cè)墻的保護(hù)下，鍺外延層作為N型Fin或P型fin在退火過(guò)程中被氧化，從而無(wú)需對(duì)Fin進(jìn)行抗穿通摻雜，即可提高載流子的遷移率，提高了器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種FinFET結(jié)構(gòu)中的Fin形貌設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著MOS規(guī)模的不斷擴(kuò)大，F(xiàn)inFET(鰭式晶體管)器件成為了CMOS的進(jìn)一步技術(shù)拓展，F(xiàn)inFET器件結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)越的靜電完整性，它在很大程度上依賴于溝道形貌，圖1a顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的FinFET結(jié)構(gòu)示意圖，其中FIN(鰭式部分)被金屬柵極(MG)包裹在FIN頂部的深度H以下，F(xiàn)IN下部有更大的穿透風(fēng)險(xiǎn)，特別是當(dāng)源漏溝道越深、摻雜濃度越高時(shí)。

目前APT(抗穿通)摻雜注入后，存在損傷問(wèn)題，F(xiàn)IN的頂部摻雜濃度極低，載流子的遷移率較高，對(duì)FIN器件性能較好；FIN結(jié)構(gòu)的底部摻雜較高，且摻雜體向上擴(kuò)散到溝道的能力較差，不利于載流子遷移率的提高。

如圖1b和圖1c所示，圖1b顯示為現(xiàn)有技術(shù)中FIN結(jié)構(gòu)體區(qū)中具有抗穿通(APT)摻雜分布示意圖；圖1c顯示為FIN底部APT摻雜分布示意圖，由此可見(jiàn)，F(xiàn)IN高度(HFIN)和寬度(WFIN)，APT摻雜峰位和尾部的參數(shù)是研究的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種FinFET結(jié)構(gòu)中的Fin形貌設(shè)計(jì)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在FinFET結(jié)構(gòu)的制程中，不能同時(shí)滿足FIN底部的溝道中高遷移率和FIN底部抗穿透風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種FinFET結(jié)構(gòu)中的Fin形貌設(shè)計(jì)方法，步驟一、提供硅基底，在所述硅基底上形成鍺外延層；在所述鍺外延層上形成硅外延層；在所述硅外延層上形成緩沖層，在所述緩沖層上形成硬掩膜層；

步驟二、刻蝕所述硬掩膜層、緩沖層、硅外延層、鍺外延層以及硅基底，形成多個(gè)相互間隔的Fin結(jié)構(gòu)；并在所述Fin結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成第一側(cè)墻；

步驟三、沉積覆蓋所述Fin結(jié)構(gòu)以及所述硅基底上表面的有機(jī)分布層；之后沿所述Fin結(jié)構(gòu)的側(cè)壁刻蝕所述有機(jī)分布層以及所述第一側(cè)墻至將所述鍺外延層的側(cè)壁全部暴露為止；

步驟四、在所述Fin結(jié)構(gòu)中的所述硅外延層、緩沖層以及硬掩膜層的側(cè)壁形成第二側(cè)墻；去除所述有機(jī)分布層；

步驟五、利用FCVD的方法在所述Fin結(jié)構(gòu)以及暴露的硅基底上沉積一層氧化層，并進(jìn)行退火處理，暴露出側(cè)壁的所述鍺外延層在退火過(guò)程中被完全氧化；

步驟六、刻蝕去除所述硬掩膜層、緩沖層以及氧化后的所述鍺外延層以上的氧化層，將所述Fin結(jié)構(gòu)中的硅外延層暴露形成多個(gè)Fin。

優(yōu)選地，步驟一中的所述緩沖層為二氧化硅。

優(yōu)選地，步驟一中的所述硬掩膜層為氮化硅、a-C、a-Si、AlN、SIOC、SIC中的一種。

優(yōu)選地，步驟二中在所述Fin結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成所述第一側(cè)墻的方法包括：先在所述Fin結(jié)構(gòu)以及暴露出的所述硅基底上沉積用于形成所述第一側(cè)墻的材料，之后刻蝕使所述硬掩膜層的頂部露出，并去除暴露出的所述硅基底上的用于形成所述第一側(cè)墻的材料，在所述Fin結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成所述第一側(cè)墻。