N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MOS晶體管通過在柵極施加電壓，調(diào)節(jié)通過溝道區(qū)域的電流來產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。但當(dāng)半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入32/28納米以下節(jié)點(diǎn)時(shí)，傳統(tǒng)的平面式MOS晶體管對(duì)溝道電流的控制能力變?nèi)?，造成?yán)重的漏電流。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)是一種新型的多柵器件，它一般包括具有高深寬比的半導(dǎo)體鰭部、覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)、位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源區(qū)和漏區(qū)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)可以從頂部和兩側(cè)對(duì)鰭部進(jìn)行控制，具有比平面MOS晶體管強(qiáng)得多的柵對(duì)溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括:半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14 一般是通過對(duì)半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；隔離結(jié)構(gòu)11，位于鰭部14兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10上且覆蓋鰭部14的部分側(cè)壁，隔離結(jié)構(gòu)11的表面低于鰭部14的頂部表面；柵極結(jié)構(gòu)12，橫跨覆蓋所述鰭部14側(cè)壁和頂部部分表面，且所述柵極結(jié)構(gòu)部分位于隔離結(jié)構(gòu)11上，柵極結(jié)構(gòu)12包括柵介質(zhì)層15和位于柵介質(zhì)層15上的柵電極16 ;位于柵極結(jié)構(gòu)12兩側(cè)的鰭部14內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)(圖中未示出)。
[0004]但是現(xiàn)有鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是怎樣防止鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源漏穿通問題。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有凸起的鰭部，所述鰭部包括相鄰接的底部區(qū)域和上部區(qū)域，所述底部區(qū)域位于上部區(qū)域下方；進(jìn)行離子注入工藝，向鰭部中注入B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成注入?yún)^(qū)；在離子注入工藝后，進(jìn)行退火工藝，激活注入?yún)^(qū)中的B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)；進(jìn)行退火工藝后，形成橫跨覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部中形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0007]可選的，在進(jìn)行離子注入工藝之前，在所述鰭部?jī)蓚?cè)的半導(dǎo)體襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于鰭部的頂部表面，并且覆蓋鰭部的底部區(qū)域側(cè)壁。
[0008]可選的，所述摻雜區(qū)的表面與隔離結(jié)構(gòu)的表面的齊平或低于隔離結(jié)構(gòu)的表面。
[0009]可選的，所述離子注入工藝注入的B離子和F離子覆蓋的范圍包括鰭部和鰭部?jī)蓚?cè)的隔離結(jié)構(gòu)，部分B離子和F離子通過鰭部的表面注入到鰭部中，部分B離子和F離子通過隔離結(jié)構(gòu)表面的散射作用注入到鰭部中或者通過擴(kuò)散作用進(jìn)入到鰭部中。
[0010]可選的，所述離子注入注入的B離子和F離子為BF2離子，所述離子注入的能量為3Kev?lOKev，注入劑量為5E13?5E14atom/cm2，注入角度為O度。
[0011]可選的，進(jìn)行離子注入時(shí)，向鰭部中分別注入B離子和F離子，所述離子注入注入的B離子和F離子的數(shù)量比為1:1?1:5。
[0012]可選的，所述離子注入注入的B離子和F離子的數(shù)量比為1:3?1:5。
[0013]可選的，所述鰭部的材料為硅，在進(jìn)行退火工藝時(shí)，硼離子取代半導(dǎo)體襯底中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置。
[0014]可選的，所述退火工藝為激光退火。
[0015]可選的，所述激光退火為掃描式激光退火，激光退火的溫度為1200?1350攝氏度。
[0016]可選的，所述退火為毫秒退火，退火溫度為1000?1400攝氏度，退火時(shí)間為I毫秒?15暈秒。
[0017]可選的，所述摻雜區(qū)用于提高源區(qū)和漏區(qū)的勢(shì)壘，提高N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗穿通的能力。
[0018]可選的，所述源區(qū)和漏區(qū)在鰭部中的深度小于摻雜區(qū)在鰭部中的深度。
[0019]可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵氧化層、和位于柵氧化層上的多晶硅柵電極。
[0020]可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的高K柵介質(zhì)層、和位于高K柵介質(zhì)層上的金屬柵電極。
[0021]本發(fā)明還提供了一種N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有凸起的鰭部，所述鰭部包括相鄰接的底部區(qū)域和上部區(qū)域，所述底部區(qū)域位于上部區(qū)域下方；位于所述鰭部的底部區(qū)域中的摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)中摻雜有B離子和F離子；橫跨覆蓋所述鰭部的側(cè)壁和頂部部分表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部中的源區(qū)和漏區(qū)。
[0022]可選的，所述鰭部?jī)蓚?cè)的半導(dǎo)體襯底上形成有隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于鰭部的頂部表面，所述柵極結(jié)構(gòu)部分位于隔離結(jié)構(gòu)表面上。
[0023]可選的，所述摻雜區(qū)的表面與隔離結(jié)構(gòu)的表面的齊平或低于隔離結(jié)構(gòu)的表面。
[0024]可選的，所述鰭部的材料為硅，所述硼離子取代鰭部中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置。
[0025]可選的，所述B離子和F離子的濃度為1E17?lE19atom/cm3，B離子和F離子的數(shù)量比為1:1?1:5。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明的N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，在形成鰭部后，在鰭部的底部區(qū)域中注入B離子和F離子，形成注入?yún)^(qū)，在進(jìn)行注入工藝后，進(jìn)行退火工藝，激活注入?yún)^(qū)中的B離子和F離子，在鰭部的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)，摻雜區(qū)中具有B離子，B離子的類型與N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管源區(qū)和漏區(qū)摻雜離子的類型(N型離子)相反，提高了源區(qū)和漏區(qū)之間的勢(shì)壘，源區(qū)和漏區(qū)穿通時(shí)需要克服該勢(shì)壘，從而提高了 N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗穿通的能力，并且，進(jìn)行退火時(shí)硼離子取代鰭部中硅原子的位置，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置(硼離子一般是通過硅原子之間的間隙擴(kuò)散)，由于氟離子占據(jù)了硼離子的擴(kuò)散通道，從而使得注入的硼離子定扎在注入位置附近，防止了硼離子向外擴(kuò)散，N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗穿通的能力進(jìn)一步增強(qiáng)。另外，在離子注入后，直接進(jìn)行退火工藝以激活摻雜離子，防止離子注入后進(jìn)行其他工藝時(shí)，未激活的硼離子向注入位置(或注入?yún)^(qū))之外的區(qū)域擴(kuò)散，形成的摻雜區(qū)的位置與離子的注入位置對(duì)應(yīng)，防止摻雜區(qū)的位置的偏移，并保證注入的B離子和F離子濃度和濃度均勻性。
[0028]進(jìn)一步，所述離子注入工藝覆蓋的范圍包括鰭部和鰭部?jī)蓚?cè)的隔離結(jié)構(gòu)，部分B離子和F離子通過鰭部的表面注入到鰭部中，部分B離子和F離子通過隔離結(jié)構(gòu)表面的散射作用注入到鰭部中或者在后需退火時(shí)通過擴(kuò)散作用進(jìn)入到鰭部中，散射作用和擴(kuò)散作用對(duì)鰭部側(cè)壁表面附近的B離子和F離子進(jìn)行補(bǔ)充，以使鰭部中形成的注入?yún)^(qū)的邊緣區(qū)域和中間區(qū)域的B離子和F離子濃度分布較為均勻。
[0029]進(jìn)一步，所述注入的B離子的數(shù)量與F離子的數(shù)量之比為1:3?1:5，使得F離子能占據(jù)硅原子與硅原子之間的多個(gè)間隙，阻斷B離子的擴(kuò)散通道，防止B離子的擴(kuò)散，盡量使得B離子定扎在輸入位置附近，保證注入的B離子的濃度和濃度均勻性分布，更有效的提高了 N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗穿通的能力。
[0030]本發(fā)明的N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括位于鰭部的底部區(qū)域中的摻雜區(qū)，摻雜區(qū)中摻雜有B離子和F離子，氟離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置(硼離子一般是通過硅原子之間的間隙擴(kuò)散)，由于氟離子占據(jù)了硼離子的擴(kuò)散通道，從而使得注入的硼離子定扎在注入位置附近，防止了硼離子向外擴(kuò)散，并且注入的B離子的類型與N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管源區(qū)和漏區(qū)摻雜離子的類型(N型離子)相反，提高了源區(qū)和漏區(qū)之間的勢(shì)壘，提高了 N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗穿通的能力。
【附圖說明】
[0031]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2?圖7為本發(fā)明實(shí)施例鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如【背景技術(shù)】所言，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的問題。
[0034]研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管容易產(chǎn)生源漏穿通的原因?yàn)?鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有凸起的鰭部，鰭部?jī)蓚?cè)的半導(dǎo)體襯底上具有隔離結(jié)構(gòu)，隔離結(jié)構(gòu)覆蓋鰭部的部分側(cè)壁表面且隔離結(jié)構(gòu)的表面低于鰭部的頂部表面，所述隔離結(jié)構(gòu)用于柵極結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體之間以及相鄰鰭部之間的電學(xué)隔離，柵極結(jié)構(gòu)橫跨覆蓋鰭部的部分側(cè)部和頂部表面，并且部分柵極結(jié)構(gòu)位于隔離結(jié)構(gòu)上，因而現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)只覆蓋鰭部的上部區(qū)域(上部區(qū)域是指鰭部的高于隔離結(jié)構(gòu)表面的部分)表面，而鰭部的底部區(qū)域(鰭部是指鰭部的低于隔離結(jié)構(gòu)表面的部分)不會(huì)被柵極結(jié)構(gòu)覆蓋，因而在鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作時(shí)，柵極結(jié)構(gòu)對(duì)鰭部上部區(qū)域的控制能力較強(qiáng)，而對(duì)鰭部的底部區(qū)域的控制能力很弱，因此鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之間容易穿通。
[0035]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例首先提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，在形成鰭部后，通過離子注入在鰭部中形成摻雜區(qū)，摻雜區(qū)的摻雜類型與鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型相反，因而增加了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之間的勢(shì)壘，以防止了源區(qū)和漏區(qū)之間的穿通。
[0036]