[发明专利]半导体器件的形成方法、鳍式场效应管的形成方法有效

专利信息
申请号: 201210165855.0 申请日: 2012-05-24
公开(公告)号: CN103426765A 公开(公告)日: 2013-12-04
发明(设计)人: 三重野文健 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 骆苏华
地址: 201203 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 半导体器件 形成 方法 场效应
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及半导体器件的形成方法、鳍式场效应管的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展,工艺节点逐渐减小,后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用,以获得理想的阈值电压,改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD,Critical Dimension)进一步下降时,即使采用后栅工艺,常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求,多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件,图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示,包括:半导体衬底10,所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14,鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的;介质层11,覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分;栅极结构12,横跨在所述鳍部14上,覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁,栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET,鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区,即具有多个栅,有利于增大驱动电流,改善器件性能。

然而随着工艺节点的进一步减小,现有技术的鳍式场效应晶体管的器件性能存在问题。

更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种器件性能稳定的半导体器件的形成方法、鳍式场效应管的形成方法。

为解决上述问题,本发明的实施例提供了一种导体器件的形成方法,包括:

提供半导体衬底;

对所述半导体衬底进行掺杂工艺,形成位于所述半导体衬底表面的掺杂层;

形成位于所述掺杂层表面的硬掩膜层,以所述硬掩膜层为掩膜,刻蚀部分所述掺杂层,形成第一子鳍部;

在所述半导体衬底表面形成绝缘层,所述绝缘层表面与所述第一子鳍部顶部齐平;

形成绝缘层后,去除部分厚度的第一子鳍部,形成开口;

在所述开口内形成第二子鳍部,所述第二子鳍部顶部与所述绝缘层表面齐平。

可选地,所述掺杂层中掺杂的离子浓度小于5E18atoms/cm3

可选地,所述掺杂层中掺杂的离子浓度大于5E17atoms/cm3

可选地,当所述半导体器件为p沟道鳍式场效应管时,所述掺杂层中掺杂的离子包括锗离子。

可选地,所述掺杂层中的碳离子占总掺杂的离子的体积百分比小于1%。

可选地,所述掺杂层中的碳离子占总掺杂的离子的体积百分比小于0.1%。

可选地,当所述半导体器件为n沟道鳍式场效应管时,所述掺杂层中掺杂的离子包括碳离子。

可选地,所述掺杂层中锗离子占总掺杂的离子的体积百分比小于3%。

可选地,所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可选地,所述第二子鳍部的材料为硅、硅锗、锗、碳化硅或III-V族化合物。

可选地,所述第二子鳍部的形成工艺为选择性外延沉积工艺。

可选地,所述选择性外延沉积工艺的工艺参数范围为:沉积温度为650℃-750℃,沉积腔室的压强为0.3托-1.0托。

可选地,还包括:在形成第二子鳍部前,对所述开口的侧壁进行退火处理。

可选地,所述退火处理时通入的气体为氧气,退火温度为400℃-700℃。

可选地,还包括:在形成第二子鳍部前,对所述开口底部的半导体衬底进行退火处理。

可选地,所述退火处理时通入的气体包括氢气和氩气、氢气和氦气、或氢气和氖气。

可选地,还包括:对所述掺杂层进行退火处理。

可选地,还包括:去除部分绝缘层,使剩余的绝缘层表面高于剩余的第一子鳍部表面,或与剩余的第一子鳍部表面齐平。

可选地,去除部分绝缘层的厚度为25-35nm。

可选地,所述第二子鳍部的高度为20-40nm。

可选地,所述半导体衬底包括第一区域和与所述第一区域相邻但隔离的第二区域,所述第一区域用于形成p沟道鳍式场效应管,所述第二区域用于形成n沟道鳍式场效应管,所述第一区域的掺杂层中包含锗离子,所述第二区域的掺杂层中包含碳离子。

相应的,发明人还提供了一种鳍式场效应管的形成方法,包括:

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