雖然上述方法可以在一定程度上防止源區(qū)和漏區(qū)的穿通，但是該方法對(duì)防止源區(qū)和漏區(qū)穿通的效果仍非常有限，其原因?yàn)?一方面是通過離子注入形成的摻雜區(qū)時(shí)，很難控制形成的摻雜區(qū)的深度和摻雜離子濃度的均勻性；另一方面是注入的雜質(zhì)離子容易擴(kuò)散，使得摻雜區(qū)中的雜質(zhì)離子的濃度分布不均，并且雜質(zhì)離子的單位體積內(nèi)的濃度會(huì)下降，特別是摻雜離子為硼離子時(shí)，由于硼離子的原子質(zhì)量較小，更容易從離子注入的位置向外擴(kuò)散。
[0037]為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，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)，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。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。
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0039]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。
[0040]參考圖2，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200上具有凸起的鰭部201。
[0041]所述半導(dǎo)體襯底200可以是硅或者絕緣體上硅(SOI)，所述半導(dǎo)體襯底200也可以是鍺、鍺硅、砷化鎵或者絕緣體上鍺，本實(shí)施中所述半導(dǎo)體襯底200的材料為硅。
[0042]所述半導(dǎo)體襯底200表面形成有若干凸起的鰭部201，本實(shí)施例中，所述鰭部201通過刻蝕半導(dǎo)體襯底200形成，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鰭部201通過外延工藝形成。本實(shí)施例中，待形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述鰭部201中可以摻雜P型雜質(zhì)離子，所述P型雜質(zhì)離子為硼離子、鎵離子、銦離子中的一種或幾種。
[0043]所述半導(dǎo)體襯底200上凸起的鰭部201數(shù)量大于等于I個(gè)，本實(shí)施例中，以在半導(dǎo)體襯底上具有I個(gè)鰭部201做示范性說明。
[0044]本實(shí)施例中，所述鰭部201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。在一具體的實(shí)施例中，所述底部區(qū)域的高度為鰭部201整個(gè)高度的1/3?2/3。
[0045]參考圖3，在所述鰭部201兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上形成隔離結(jié)構(gòu)202。
[0046]所述隔離結(jié)構(gòu)202用于相鄰鰭部之間以及后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體襯底200之間的電學(xué)隔離。
[0047]所述隔離結(jié)構(gòu)202的材料可以為氧化硅、氮氧化硅或氮化硅等。
[0048]隔離結(jié)構(gòu)202形成的具體過程為:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200和鰭部的隔離材料層，隔離材料層的表面高于鰭部201的頂部表面；平坦化所述隔離材料層，暴露出鰭部201的頂部表面；回刻蝕去除部分厚度隔離材料層，在鰭部201兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上形成隔離結(jié)構(gòu)202，所述隔離結(jié)構(gòu)202的頂部表面低于鰭部201的頂部表面，并覆蓋所述鰭部201的底部區(qū)域的側(cè)壁表面。
[0049]所述隔離結(jié)構(gòu)202的厚度為鰭部201高度的1/3?2/3。
[0050]參考圖4，進(jìn)行離子注入工藝21，向鰭部201中注入B離子和F離子，在所述鰭部201的底部區(qū)域中形成注入?yún)^(qū)203。
[0051]本實(shí)施例中，鰭部201中注入的B離子用于增大后續(xù)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部201中形成源區(qū)和漏區(qū)之間的勢(shì)壘，以有利于防止源區(qū)和漏區(qū)之間的穿通，所述F離子用于防止B離子的擴(kuò)散。
[0052]形成的注入?yún)^(qū)203的表面與隔離結(jié)構(gòu)202的表面的齊平或低于隔離結(jié)構(gòu)202的表面，使得后續(xù)對(duì)注入?yún)^(qū)203退火后形成的摻雜區(qū)的表面與隔離結(jié)構(gòu)202的表面的齊平或低于隔離結(jié)構(gòu)202的表面，即形成的摻雜區(qū)位于鰭部201的底部區(qū)域(柵極結(jié)構(gòu)控制能力較弱的區(qū)域)，從而能有效的防止源區(qū)和漏區(qū)從柵極結(jié)構(gòu)控制力較弱的鰭部的底部區(qū)域區(qū)域穿通。
[0053]所述離子注入工藝21覆蓋的范圍包括鰭部201和鰭部201兩側(cè)的隔離結(jié)構(gòu)202，部分B離子和F離子通過鰭部201的表面注入到鰭部201中，部分B離子和F離子通過隔離結(jié)構(gòu)202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201中，散射作用和擴(kuò)散作用對(duì)鰭部201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201中形成的注入?yún)^(qū)203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。
[0054]在一實(shí)施例中，通過離子注入工藝21分別在鰭部201和隔離結(jié)構(gòu)202中注入B離子和F離子，注入B離子時(shí)的能量大于注入F離子時(shí)的能量，在具體的實(shí)施例中，注入B離子的注入能量為3-9KeV，注入F離子時(shí)的注入能量為5-12KeV，以使注入的B離子和F離子在鰭部201中的位置相同或相差很小，并且注入的B離子的數(shù)量與F離子的數(shù)量之比為1:1?1:5。由于一個(gè)娃原子周圍有多個(gè)娃原子，因而娃原子與娃原子之間的間隙有多個(gè)，因而B離子的擴(kuò)散通道也有很多個(gè)，為了在后續(xù)經(jīng)過退火后，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，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。
[0055]在另一實(shí)施例中，通過離子注入工藝21向鰭部201中注入BF2離子。所述離子注入21的能量為3Kev?lOKev，注入劑量為5E13?5E14atom/cm2，注入角度為O度。
[0056]參考圖5，進(jìn)行退火工藝22，激活注入層203 (參考圖4)中的B離子和F離子，在鰭部201的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)204。
[0057]在進(jìn)行注入工藝后，進(jìn)行退火工藝22，激活摻雜區(qū)中的B離子和F離子，F(xiàn)離子取代鰭部201中硅原子的位置，F(xiàn)離子占據(jù)硅原子之間的間隙位置，在鰭部201的底部區(qū)域中形成摻雜區(qū)204，由于F離子占據(jù)了 B離子的擴(kuò)散通道(硼離子一般是通過硅原子之間的間隙擴(kuò)散)，防止了 B離子向外擴(kuò)散。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)(比如形成柵極結(jié)構(gòu)的工藝)，未激活的B離子向注入?yún)^(qū)之外的區(qū)域擴(kuò)散，從而使得形成的摻雜區(qū)204的位置與離子的注入位置對(duì)應(yīng)，防止形成摻雜區(qū)204的位置的偏移。
[0058]摻雜區(qū)204中摻雜有B離子，B離子與后續(xù)源區(qū)和漏區(qū)中摻雜離子的類型相反，提高了后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)之間的勢(shì)壘，當(dāng)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，并且形成的摻雜區(qū)204的表面與隔離結(jié)構(gòu)202的表面的齊平或低于隔離結(jié)構(gòu)202的表面，即形成的摻雜區(qū)204位于鰭部201的底部區(qū)域(柵極結(jié)構(gòu)控制能力較弱的區(qū)域)，從而能有效的防止源區(qū)和漏區(qū)從柵極結(jié)構(gòu)控制力較弱的鰭部201的底部區(qū)域區(qū)域穿通。
[0059]本實(shí)施例中，所述退火為激光退火，并且所述激光退火為掃描式激光退火，相比于其他的退火工藝對(duì)鰭部進(jìn)行整體的加熱所需退火時(shí)間較長(zhǎng)，本發(fā)明實(shí)施例采用掃描式激光退火使得注入?yún)^(qū)203中摻雜離子激活，退火時(shí)間短，熱預(yù)算小，在激活B離子的同時(shí)防止退火的過程中B離子的擴(kuò)散，使得形成的擴(kuò)散區(qū)204與注入?yún)^(qū)203 (參考圖5)位置對(duì)應(yīng)，從而使得N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的抗穿通能力增強(qiáng)。本實(shí)施例中，激光退火的溫度為1200?1350攝氏度。形成的摻雜區(qū)204的位置(摻雜區(qū)204的位置是指摻雜區(qū)204中點(diǎn)的位置)與隔離結(jié)構(gòu)202的表面齊平，或者形成的摻雜區(qū)204的位置略低于或略高于隔離結(jié)構(gòu)202的表面。
[0060]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述退火還可以為毫秒退火。退火溫度為1000?1400攝氏度，退火時(shí)間為I毫秒?15毫秒。
[0061]參考圖6，進(jìn)行退火工藝后，形成橫跨覆蓋所述鰭部201的側(cè)壁和頂部部分表面的柵極結(jié)構(gòu)。
[0062]本實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述鰭部201的側(cè)壁和頂部部分表面的柵氧化層205、和位于柵氧化層205上的多晶娃柵電極206。
[0063]在形成柵極結(jié)構(gòu)后，還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。在一實(shí)施例中，通過離子注入工藝在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)注入N型離子，形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0064]在另一實(shí)施例中，所述源區(qū)和漏區(qū)為嵌入式源區(qū)和漏區(qū)，嵌入式源區(qū)和漏區(qū)的形成過程為:以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的部分鰭部，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部中形成凹槽；采用選擇外延工藝在凹槽中填充滿碳硅應(yīng)力層，在碳硅應(yīng)力層中摻雜N型離子，摻雜有N型離子的碳硅應(yīng)力層作為N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)和漏區(qū)。
[0065]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，參考圖7，所述柵極結(jié)構(gòu)包括覆蓋所述鰭部201的側(cè)壁和頂部部分表