[发明专利]半导体装置的形成方法

说明书

一种半导体装置的形成方法包含提供具有基底、鳍片及栅极结构的结构；执行一布植制程，以将掺质布植至邻近栅极结构的鳍片中；及形成栅极侧壁间隔物和鳍片侧壁间隔物。此方法还包含执行第一蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，而保留鳍片的至少一部分于鳍片侧壁间隔物上。此方法还包含执行另一布植制程，以将掺质布植至鳍片及鳍片侧壁间隔物中；及执行第二蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，直到鳍片的顶面在鳍片侧壁间隔物的顶面下，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽。此方法还包含外延成长半导体材料于沟槽中。

技术领域

本发明实施例有关于半导体装置的形成方法，特别有关于鳍式场效晶体管装置。

背景技术

随着半导体产业努力追求更高的装置密度、更高的效能和更低的成本，也遭遇有关于制造和设计的问题。这些问题的一个解决方法为类鳍式场效晶体管(fin-like fieldeffect transistor，FinFET)的发展。典型的鳍式场效晶体管包含半导体材料的薄且垂直的“鳍片”。在此鳍片内定义源极、漏极和通道区。晶体管的栅极包围鳍片的通道区，使其接合于鳍片的顶部和侧壁上。此配置允许栅极从三侧诱导电流至通道中。因此，鳍式场效晶体管装置具有更高电流和减少的短通道效应(short channel effect)的益处。

然而，制造鳍式场效晶体管装置有各种挑战。举例而言，离子布植，传统上用于掺杂平面装置，已类似地用于掺杂鳍式场效晶体管装置，以在鳍片中产生轻掺杂源极/漏极(lightly doped source/drain，LDD)区(或源极/漏极延伸)。但，由于离子布植的方向效应(directional effect)，已发觉离子布植在三维鳍片中产生均匀的掺质浓度是相当没效的。举例而言，鳍片的顶部通常有比其下部更高的掺质浓度，因为鳍片的高度通常超过离子布植的能力。倾斜的离子布植(Tilted ion implantation)对于鳍式场效晶体管也不是非常有效，由于所谓的遮蔽效应(shadowing effect)，亦即邻近的结构(例如邻近的鳍片、栅极及/或光刻胶遮罩元件)阻挡离子的路径。因此，并非鳍式场效晶体管的优点都能实现。

发明内容

根据一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法。此方法包含提供包含基底、在基底上的鳍片以及接合鳍片的栅极结构的结构；执行第一布植制程，以将掺质布植至邻近栅极结构的鳍片中；及形成栅极侧壁间隔物于栅极结构的侧壁上及鳍片侧壁间隔物于鳍片的侧壁上。此方法还包含执行第一蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，而保留至少部分的鳍片于鳍片侧壁间隔物上。在第一蚀刻制程之后，此方法还包含执行第二布植制程，以将掺质布植至鳍片及鳍片侧壁间隔物中。在第二布植制程之后，此方法还包含执行第二蚀刻制程，以凹蚀邻近栅极侧壁间隔物的鳍片，直到鳍片的顶面在鳍片侧壁间隔物的顶面之下，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽；及外延(磊晶)成长半导体材料于沟槽中。

根据一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法。此方法包含提供包含基底、在基底上的鳍片及接合鳍片的栅极结构的结构。此方法还包含执行第一布植，将掺质布植至鳍片中，产生鳍片的掺杂上部；及形成栅极侧壁间隔物于栅极结构的侧壁上和鳍片侧壁间隔物于鳍片的侧壁上，其中鳍片侧壁间隔物在鳍片的掺杂上部之下。此方法还包含执行第一凹蚀，将邻近栅极侧壁间隔物的鳍片凹蚀，而保留至少部分的鳍片在鳍片侧壁间隔物之上。此方法还包含执行第二布植，将掺质布植至鳍片和鳍片侧壁间隔物中；执行第二凹蚀，将邻近栅极侧壁间隔物的鳍片凹蚀，从而在鳍片侧壁间隔物之间产生沟槽；及在沟槽中外延成长半导体材料。

根据一些实施例，提供一种半导体装置。此半导体装置包含基底；在基底上的隔离结构；在基底及隔离结构上的鳍片；接合鳍片的第一部分的栅极结构；在栅极结构的侧壁上及在鳍片的第二部分上的第一侧壁间隔物；在鳍片的第三部分上且邻近第一侧壁间隔物的外延源极/漏极(source/drain，S/D)部件；以及在隔离结构上及在外延源极/漏极部件的一部分的侧壁上的第二侧壁间隔物，其中掺质分布于鳍片的第二部分的大部分中。

附图说明