[发明专利]鳍式场效应晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及鳍式场效应晶体管的制作方法。

背景技术

应变硅技术可应用于金属氧化物半导体器件的制造工艺中，以提高金属氧化物半导体器件的性能。例如，在N型金属氧化物半导体(NMOS)器件的导电沟道中施加张应力(Tensile stress)，可提高该NMOS的电子迁移率，在P型金属氧化物半导体(PMOS)器件的导电沟道中施加压应力(Compressive stress)，可提高空穴的迁移率。

公开号为CN 101060085A的中国专利申请公开了一种平面型场效应晶体管(FET)结构200。图1～图3是现有技术平面型FET结构制作方法的剖面结构示意图，所述FET结构200包括设置在硅层中的源/漏极220之间的沟道区230，还包括在所述沟道区230上方的多晶硅栅极210(如图1所示)。在形成FET结构200的栅极210和源/漏极220之后(如图2所示)，在所述FET结构上方淀积的应变层250(如图3所示)。例如，可以将压应变层淀积在p-FET上方，将张应变层淀积在n-FET上方。

在形成应变层250之后，进行非晶化注入工艺以非晶化多晶硅栅极210和源/漏极220的硅。使用快速热退火工艺来使源/漏极220和多晶硅栅极210再结晶(再晶化)，使得应变层250的应变分别被“记忆”在源/漏极220和栅极210中。通过向源/漏极和栅极中引入张应变或压应变，从而在沟道区230内引入应变。

上述应变技术通过简单的沉积应变层即可得到，然而，这种应变技术通常应用在平面型FET中。随着半导体技术的发展，出现非平面型FET器件，例如，鳍式场效应晶体管(Fin-FET)。如图4所示，图4是现有技术的鳍式场效应晶体管的立体结构示意图，所述Fin-FET包括衬底10，形成在所述衬底10上的鳍部12，以及覆盖所述鳍部12的上表面与相对两侧面的栅结构11，鳍部的相对两端还形成有源/漏极。其中，所述栅结构11包括栅介质层和栅极。

因此，需要一种鳍式场效应晶体管的制作方法，以更大地提高载流子的迁移率，改善非平面型FET半导体器件的性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种鳍式场效应晶体管的制作方法，提高沟道区的载流子迁移率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种鳍式场效应晶体管的制作方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成鳍部，所述鳍部具有沟道区；

在所述鳍部的上表面及相对两侧面形成栅介质层；

形成牺牲栅，所述牺牲栅横跨部分的所述鳍部，所述牺牲栅的横跨所述鳍部的部分位于所述栅介质层上；

去除所述牺牲栅，暴露出所述栅介质层，所述栅介质层覆盖所述沟道区；

向沟道区进行锗离子注入，形成应变硅锗沟道区；

在应变硅锗沟道区上方形成横跨所述鳍部和栅介质层的栅极。

可选地，所述向沟道区进行锗离子注入包括进行第一和第二锗离子注入，所述第一锗离子注入相对所述第二锗离子注入的注入能量高2～10倍。

可选地，所述第一锗离子注入的注入能量为10KeV～100KeV，注入剂量为2.0E15/cm²～2.0E16/cm²，注入角度为0～30度。

可选地，所述第二锗离子注入的注入能量为2KeV～10KeV，注入剂量为5.0E14/cm²～1.0E16/cm²，注入角度为2～15度。

可选地，所述应变硅锗沟道区中锗的浓度百分比范围在5％～35％之间。

可选地，在所述离子注入步骤之后还包括退火处理的步骤。

可选地，所述退火处理为峰值退火、激光退火或炉管退火。

可选地，采用激光退火，所述退火的温度范围在1000℃～1350℃之间，所述退火时间在40毫秒～100毫秒之间。

可选地，在形成应变硅锗沟道区的步骤之后，还包括在所述应变硅锗沟道区进行沟道注入和调整阈值电压注入。

可选地，所述去除所述牺牲栅的步骤包括形成覆盖层覆盖整个衬底表面，平坦化所述覆盖层至暴露出所述牺牲栅。

可选地，所述牺牲栅的材料包括多晶硅，所述栅介质层的材料包括氧化硅或氮化硅。

可选地，在形成栅极的步骤之后，还包括形成高应力层覆盖所述栅极。

可选地，所述高应力层的材料为SiN、SiC或其组合。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：