本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)關(guān)鍵尺寸的縮小，短溝道效應(yīng)(Short Channel Effect，SCE)成為一個(gè)至關(guān)重要的問題。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin Field Effect Transistor，F(xiàn)inFET)具有良好的柵控能力，能夠有效地抑制短溝道效應(yīng)。因此，在小尺寸的半導(dǎo)體元件設(shè)計(jì)中通常采用FinFET器件。

由于器件尺寸的減小，容易出現(xiàn)穿通效應(yīng)(punch through effect)。為了抑制穿通效應(yīng)，通常需要在鰭片的底部進(jìn)行溝道停止離子注入(channel stop IMP)。然而對(duì)于NMOS器件來說，溝道停止離子注入的離子通常為硼離子或二氟化硼離子，在退火激活后，由于隨機(jī)摻雜波動(dòng)(Random Dopant Fluctuation，RDF)，通過溝道停止離子注入摻入的雜質(zhì)很容易擴(kuò)散到溝道中，溝道中雜質(zhì)的增大會(huì)降低器件的性能，例如降低載流子的遷移率。

為了抑制注入雜質(zhì)向溝道的擴(kuò)散，通常會(huì)在鰭片中形成非晶層，但是本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的工藝是先進(jìn)行淺溝槽隔離(STI)工藝，后進(jìn)行溝道停止離子注入，因此STI工藝的高溫退火會(huì)使得非晶層消失，這樣，在進(jìn)行溝道停止離子注入后，注入的雜質(zhì)仍會(huì)向溝道中擴(kuò)散。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的一個(gè)實(shí)施例的目的在于提出一種新穎的半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠抑制溝道停止離子注入的雜質(zhì)向溝道中擴(kuò)散。

根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括：提供襯底；在所述襯底中形成非晶層；以所述非晶層為停止層對(duì)所述襯底進(jìn)行第一刻蝕，以形成一個(gè)或多個(gè)第一鰭片；對(duì)所述非晶層進(jìn)行溝道停止離子注入，以在所述非晶層中形成雜質(zhì)區(qū)；執(zhí)行退火工藝，以激活所述雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)，所述非晶層在退火工藝中消失；對(duì)各個(gè)第一鰭片之間的襯底進(jìn)行第二刻蝕，以將所述第一鰭片形成第二鰭片；在各個(gè)第二鰭片之間形成隔離區(qū)，以至少部分填充各個(gè)第二鰭片之間的空間。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述在所述襯底中形成非晶層包括：在所述襯底中注入鍺離子或碳離子，從而形成所述非晶層。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述以所述非晶層為停止層對(duì)所述襯底進(jìn)行第一刻蝕包括：在所述襯底上形成圖案化的硬掩模；以所述圖案化的硬掩模為掩膜對(duì)所述襯底進(jìn)行第一刻蝕，從而形成所述第一鰭片。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述在各個(gè)第二鰭片之間形成隔離區(qū)包括：沉積隔離材料以填充各個(gè)第二鰭片之間的空間并覆蓋各個(gè)第二鰭片和第二鰭片上的硬掩模；對(duì)所述隔離材料進(jìn)行平坦化，以使隔離材料的頂表面與所述硬掩模的頂表面基本齊平；對(duì)所述隔離材料進(jìn)行回刻蝕，以至少露出各個(gè)第二鰭片的一部分；去除各個(gè)第二鰭片上的硬掩模，從而在各個(gè)第二鰭片之間形成所述隔離區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，通過流體化學(xué)氣相沉積FCVD的方式沉積隔離材料。

在一個(gè)實(shí)施方式中，通過離子注入的方式對(duì)所述非晶層進(jìn)行摻雜，注入的離子包括硼離子或二氟化硼離子。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述襯底中形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)與所述雜質(zhì)區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型；并且所述阱區(qū)的摻雜濃度小于所述雜質(zhì)區(qū)的摻雜濃度。

根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括：襯 底；在所述襯底上的一個(gè)或多個(gè)鰭片；用于隔離各個(gè)鰭片的隔離區(qū)；其中，所述鰭片包括半導(dǎo)體材料區(qū)、在所述半導(dǎo)體材料區(qū)中的雜質(zhì)區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述雜質(zhì)區(qū)的上表面低于所述隔離區(qū)的上表面。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述雜質(zhì)區(qū)用于形成溝道停止層。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述襯底中形成有阱區(qū)，所述阱區(qū)與所述雜質(zhì)區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型；并且所述阱區(qū)的摻雜濃度小于所述雜質(zhì)區(qū)的摻雜濃度。

通過以下參照附圖對(duì)本公開的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本公開的其它特征、方面及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說明

附圖構(gòu)成本說明書的一部分，其描述了本公開的示例性實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理，在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的簡(jiǎn)化流程圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖4示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖5示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖6示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖7示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖；

圖8示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)階段的截面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本公開的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)理解，除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部件的尺寸并不必然按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制，例如某些層的厚度或?qū)挾瓤梢韵鄬?duì)于其他層有所夸大。

以下對(duì)示例性實(shí)施例的描述僅僅是說明性的，在任何意義上都不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和裝置可能不作詳細(xì)討論，但在適用這些技術(shù)、方法和裝置情況下，這些技術(shù)、方法和裝置應(yīng)當(dāng)被視為本說明書的一部分。

應(yīng)注意，相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義或說明，則在隨后的附圖的說明中將不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖1為根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的簡(jiǎn)化流程圖。如圖1所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括：

步驟101，提供襯底，例如硅襯底等其他半導(dǎo)體材料的襯底。

步驟103，在襯底中形成非晶層，該非晶層的形成有利于阻止溝道停止離子注入的雜質(zhì)向溝道中擴(kuò)散。

步驟105，以非晶層為停止層對(duì)襯底進(jìn)行第一刻蝕，以形成一個(gè)或多個(gè)第一鰭片。

步驟107，對(duì)非晶層進(jìn)行溝道停止離子注入，以在非晶層中形成雜質(zhì)區(qū)。例如對(duì)非晶層注入硼離子或二氟化硼離子等以形成雜質(zhì)區(qū)，該雜質(zhì)區(qū)可以作為溝道停止層。

步驟109，執(zhí)行退火工藝，以激活雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)，非晶層在退火工藝中消失。該步驟中的退火工藝一方面可以激活雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)，雜質(zhì)在擴(kuò)散時(shí)不會(huì)擴(kuò)散到非晶層之外的地方，即抑制溝道停止離子注入的 雜質(zhì)向溝道擴(kuò)散；另一方面退火工藝也可以修復(fù)非晶層。雜質(zhì)擴(kuò)散和非晶層的修復(fù)過程同步進(jìn)行，因此，非晶層可以抑制雜質(zhì)的擴(kuò)散。

步驟111，對(duì)各個(gè)第一鰭片之間的襯底進(jìn)行第二刻蝕，以將第一鰭片形成第二鰭片。

步驟113，在各個(gè)第二鰭片之間形成隔離區(qū)，以至少部分填充各個(gè)第二鰭片之間的空間。例如，可以通過流式化學(xué)氣相沉積(Flowable Chemical Vapour Deposition,FCVD)沉積隔離材料(例如電介質(zhì)材料)來填充各個(gè)第二鰭片之間的空間，形成淺溝槽隔離(STI)區(qū)。

本實(shí)施例中，由于先進(jìn)行溝道停止離子注入和退火工藝，再形成隔離區(qū)，在退火工藝中，雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)被激活，但由于非晶層的存在，使得雜質(zhì)不會(huì)擴(kuò)散到非晶層之外的地方，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不會(huì)在形成隔離區(qū)時(shí)導(dǎo)致溝道停止離子注入的雜質(zhì)向溝道擴(kuò)散，抑制了穿通效應(yīng)。

需要指出的是，除非特別指出，否則本文中的術(shù)語“基本齊平”是指在半導(dǎo)體工藝偏差范圍內(nèi)的齊平。

下面結(jié)合圖2-圖8對(duì)本公開一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先，如圖2所示，提供襯底201，并在襯底201中形成非晶層202。這里，襯底201例如可以是單晶硅襯底、鍺襯底、III-V族材料的半導(dǎo)體襯底等。優(yōu)選地，可以在襯底201中注入鍺離子或碳離子，從而形成非晶層202。非晶層202的存在有利于阻止之后溝道停止離子注入的雜質(zhì)向溝道中擴(kuò)散。另外，襯底201中可以形成有阱區(qū)(未示出)，例如P阱。

然后，如圖3所示，在襯底201上形成圖案化的硬掩模300，硬掩模300例如可以是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等。以圖案化的硬掩模300為掩膜，以非晶層202為停止層對(duì)襯底201進(jìn)行第一刻蝕，例如干法刻蝕，從而形成一個(gè)或多個(gè)第一鰭片301。

接下來，如圖4所示，對(duì)非晶層202進(jìn)行溝道停止離子注入，以在非晶層202中形成雜質(zhì)區(qū)401。這里，應(yīng)注意，雜質(zhì)區(qū)401和非晶層202 被示出為一體。雜質(zhì)區(qū)401中的雜質(zhì)會(huì)在非晶層中橫向擴(kuò)散。例如，對(duì)于NMOS器件來說，可以對(duì)非晶層注入硼離子或二氟化硼離子等以形成雜質(zhì)區(qū)，該雜質(zhì)區(qū)可以作為溝道停止層。在一些實(shí)施例中，雜質(zhì)區(qū)與襯底中的阱區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型，并且阱區(qū)的摻雜濃度小于雜質(zhì)區(qū)的摻雜濃度。對(duì)于NMOS器件來說，襯底中可以形成有P阱，P阱與雜質(zhì)區(qū)的導(dǎo)電類型均為P型，P阱的摻雜濃度小于雜質(zhì)區(qū)的摻雜濃度。

然后，如圖5所示，執(zhí)行退火工藝，以激活雜質(zhì)區(qū)401中的雜質(zhì)，非晶層202在退火工藝中消失。

之后，如圖6所示，對(duì)各個(gè)第一鰭片之間的襯底進(jìn)行第二刻蝕，以將第一鰭片301形成第二鰭片601。這里，對(duì)各個(gè)第一鰭片301之間的襯底進(jìn)行第二刻蝕也包括對(duì)雜質(zhì)區(qū)401進(jìn)行刻蝕，所形成的第二鰭片601中包括雜質(zhì)區(qū)401。

之后，如圖7所示，通過FCVD的方式沉積隔離材料701以填充各個(gè)第二鰭片601之間的空間并覆蓋各個(gè)第二鰭片601和第二鰭片上的硬掩模300；然后，進(jìn)行高溫退火。由于雜質(zhì)區(qū)401中的雜質(zhì)已經(jīng)被激活，因此，形成隔離區(qū)不會(huì)再次使得雜質(zhì)擴(kuò)散。之后，對(duì)隔離材料701進(jìn)行平坦化，例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，以使隔離材料701的頂表面與硬掩模300的頂表面基本齊平。

然后，如圖8所示，對(duì)隔離材料701進(jìn)行回刻蝕，以至少露出各個(gè)第二鰭片601的一部分；然后，去除各個(gè)第二鰭片601上的硬掩模300，從而在各個(gè)第二鰭片601之間形成隔離區(qū)801。

如上，描述了半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過上述方法形成了如圖8所示的半導(dǎo)體裝置。

下面參照?qǐng)D8對(duì)本公開的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行描述。如圖8所示，半導(dǎo)體裝置可以包括：

襯底201；在襯底201上的一個(gè)或多個(gè)鰭片601；以及用于隔離各個(gè)鰭片的隔離區(qū)801；

其中，鰭片601包括半導(dǎo)體材料區(qū)、在半導(dǎo)體材料區(qū)中的雜質(zhì)區(qū)401。該雜質(zhì)區(qū)401可以用于形成溝道停止層。并且，優(yōu)選地，雜質(zhì)區(qū) 401的上表面低于隔離區(qū)801的上表面。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底201中形成有阱區(qū)，阱區(qū)與雜質(zhì)區(qū)401具有相同的導(dǎo)電類型；并且阱區(qū)的摻雜濃度小于雜質(zhì)區(qū)401的摻雜濃度。

至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本公開實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。為了避免遮蔽本公開的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。另外，本說明書公開所教導(dǎo)的各實(shí)施例可以自由組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以對(duì)上面說明的實(shí)施例進(jìn)行多種修改而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本公開的精神和范圍。