本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域,尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù):
在半導(dǎo)體制造中,隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢,集成電路特征尺寸持續(xù)減小。為了適應(yīng)特征尺寸的減小,mosfet場效應(yīng)管的溝道長度也相應(yīng)不斷縮短。然而,隨著器件溝道長度的縮短,器件源極與漏極間的距離也隨之縮短,因此柵極對溝道的控制能力隨之變差,柵極電壓夾斷(pinchoff)溝道的難度也越來越大,使得亞閾值漏電(subthresholdleakage)現(xiàn)象,即所謂的短溝道效應(yīng)(sce:short-channeleffects)更容易發(fā)生。
因此,為了更好的適應(yīng)特征尺寸的減小,半導(dǎo)體工藝逐漸開始從平面mosfet晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡,如鰭式場效應(yīng)管(finfet)。finfet中,柵至少可以從兩側(cè)對超薄體(鰭部)進(jìn)行控制,具有比平面mosfet器件強得多的柵對溝道的控制能力,能夠很好的抑制短溝道效應(yīng);且finfet相對于其他器件,具有更好的現(xiàn)有的集成電路制作技術(shù)的兼容性。
但是,現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能仍有待提高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
為解決上述問題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。包括如下步驟:提供半導(dǎo)體基底,所述半導(dǎo)體基底包括襯底以及位于所述襯底上的鰭部;在所述鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu),其中露出于所述隔離結(jié)構(gòu)的鰭部作為鰭部第一區(qū)域,剩余的未露出部分作為鰭部第二區(qū)域;形成橫跨所述鰭部表面的柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋所述鰭部第一區(qū)域的頂部和側(cè)壁;以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜,對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝,形成緩沖 摻雜離子區(qū);形成所述緩沖摻雜離子區(qū)后,對所述鰭部第一區(qū)域進(jìn)行淺摻雜工藝,形成淺摻雜離子區(qū),且所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型與所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型相同;形成所述淺摻雜離子區(qū)后,通過重?fù)诫s工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)或漏區(qū),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量。
可選的,所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
可選的,緩沖離子摻雜工藝的參數(shù)包括:所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,注入的離子包括磷離子,注入的離子能量為8kev至20kev,注入的離子劑量為5e12至1e14原子每平方厘米,注入角度為0度至7度;所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,注入的離子包括硼離子,注入的離子能量為6kev至16kev,注入的離子劑量為5e12至1e14原子每平方厘米,注入角度為0度至7度。
可選的,所述淺摻雜工藝的參數(shù)包括:所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,注入的離子包括磷離子,注入的離子能量為2kev至10kev,注入的離子劑量為8e13至1e14原子每平方厘米,注入角度為10度至20度;所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,注入的離子包括硼離子,注入的離子能量為2kev至8kev,注入的離子劑量為8e13至5e14原子每平方厘米,注入角度為10度至20度。
可選的,對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝后,對所述鰭部第一區(qū)域進(jìn)行淺摻雜工藝之前,所述制造方法還包括:對所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行退火工藝,促進(jìn)所述緩沖摻雜離子橫向擴散進(jìn)位于所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)。
可選的,所述退火工藝的工藝參數(shù)包括:退火溫度為750攝氏度至1000攝氏度,壓強為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,反應(yīng)氣體為氮氣,氮氣的氣體流量為5每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升至40每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升。
可選的,所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,位于所述第一區(qū)域襯底上的鰭部為第一鰭部,位于所述第二區(qū)域襯底上的鰭部為第二鰭部;露出于所述第一區(qū)域隔離結(jié)構(gòu)的第一鰭部為第一鰭部第一區(qū)域,剩余的未露出部分作 為第一鰭部第二區(qū)域;露出于所述第二區(qū)域隔離結(jié)構(gòu)的第二鰭部為第二鰭部第一區(qū)域,剩余的未露出部分作為第二鰭部第二區(qū)域。
可選的,對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝的步驟包括:對所述第一鰭部第二區(qū)域進(jìn)行第一緩沖離子摻雜工藝,形成第一緩沖摻雜離子區(qū);對所述第二鰭部第二區(qū)域進(jìn)行第二緩沖離子摻雜工藝,形成第二緩沖摻雜離子區(qū)。
可選的,所述第一緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
可選的,對所述鰭部第一區(qū)域進(jìn)行淺摻雜工藝的步驟包括:對所述第一鰭部第一區(qū)域進(jìn)行第一淺摻雜工藝,形成第一淺摻雜離子區(qū);對所述第二鰭部第一區(qū)域進(jìn)行第二淺摻雜工藝,形成第二淺摻雜離子區(qū)。
可選的,所述第一淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
可選的,在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)或漏區(qū)的步驟包括:在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成應(yīng)力層;在所述應(yīng)力層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。
相應(yīng)的,本發(fā)明還提供一種采用上述方法形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:半導(dǎo)體基底,包括襯底以及位于所述襯底上的鰭部;隔離結(jié)構(gòu),位于所述鰭部之間的襯底上,其中露出于所述隔離結(jié)構(gòu)的鰭部作為鰭部第一區(qū)域,剩余的未露出部分作為鰭部第二區(qū)域;柵極結(jié)構(gòu),橫跨所述鰭部表面,且覆蓋所述鰭部第一區(qū)域的頂部和側(cè)壁;淺摻雜離子區(qū),位于所述鰭部第一區(qū)域內(nèi);緩沖摻雜離子區(qū),位于所述鰭部第二區(qū)域內(nèi),所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型與所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型相同;源區(qū)或漏區(qū),位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi),其中所述源區(qū)或漏區(qū)的離子濃度大于所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度。
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:
本發(fā)明在形成源區(qū)或漏區(qū)之前,先在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成緩沖摻雜離子區(qū),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量,使所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度介于所述源區(qū)或漏區(qū)和所 述襯底之間,從而使所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底之間具有緩變摻雜區(qū),即降低所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底的濃度梯度,使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間形成緩變結(jié),由于緩變結(jié)的漏電流較小,進(jìn)而可以降低器件源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的結(jié)漏電流,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
附圖說明
圖1至圖8是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
由背景技術(shù)可知,為了改善器件的短溝道效應(yīng)(sce:short-channeleffects),半導(dǎo)體工藝逐漸開始從平面mosfet晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡,如鰭式場效應(yīng)管(finfet)。但是,現(xiàn)有技術(shù)形成的finfet的電學(xué)性能仍有待提高。
分析其原因在于:器件的源區(qū)或漏區(qū)位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi),由于源區(qū)或漏區(qū)的摻雜離子濃度較大,襯底的摻雜離子濃度較小,使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底的濃度梯度過大,從而使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間形成突變結(jié),而一般突變結(jié)的漏電流較大,進(jìn)而導(dǎo)致器件源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的結(jié)漏電流(junctionleak)增大,器件的電學(xué)性能降低。
為了解決所述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括:提供半導(dǎo)體基底,所述半導(dǎo)體基底包括襯底以及位于所述襯底上的鰭部;在所述鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu),其中露出于所述隔離結(jié)構(gòu)的鰭部作為鰭部第一區(qū)域,剩余的未露出部分作為鰭部第二區(qū)域;形成橫跨所述鰭部表面的柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋所述鰭部第一區(qū)域的頂部和側(cè)壁;以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜,對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝,形成緩沖摻雜離子區(qū);形成所述緩沖摻雜離子區(qū)后,對所述鰭部第一區(qū)域進(jìn)行淺摻雜工藝,形成淺摻雜離子區(qū),且所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型與所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型相同;形成所述淺摻雜離子區(qū)后,通過重?fù)诫s工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)或漏區(qū),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量。
本發(fā)明在形成源區(qū)或漏區(qū)之前,先在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成緩沖摻雜離子區(qū),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量,使所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度介于所述源區(qū)或漏區(qū)和所述襯底之間,從而使所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底之間具有緩變摻雜區(qū),即降低所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底的濃度梯度,使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間形成緩變結(jié),由于緩變結(jié)的漏電流較小,進(jìn)而可以降低器件源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的結(jié)漏電流,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
圖1至圖8是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。
參考1,提供半導(dǎo)體基底,所述半導(dǎo)體基底包括襯底100以及位于所述襯底100上的鰭部(未標(biāo)示)。
所述半導(dǎo)體基底為后續(xù)形成器件提供工藝平臺。本實施例中,所述半導(dǎo)體基底用于形成n型器件或p型器件。
具體地,所述襯底100包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ,凸出于所述第一區(qū)域ⅰ襯底100的鰭部為第一鰭部110,凸出于所述第二區(qū)域ⅱ襯底100的鰭部為第二鰭部120。
本實施例中,所述第一區(qū)域ⅰ襯底100用于形成n型器件,所述第二區(qū)域ⅱ襯底100用于形成p型器件。在另一實施例中,所述第一區(qū)域襯底可以用于形成p型器件,所述第二區(qū)域襯底可以用于形成n型器件。
所述襯底100的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦,所述襯底100還能夠為絕緣體上的硅襯底或者絕緣體上的鍺襯底;所述第一鰭部110和第二鰭部120的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦。本實施例中,所述襯底100為硅襯底,所述第一鰭部110和第二鰭部120的材料為硅。
具體地,形成所述半導(dǎo)體基底的步驟包括:提供初始基底,在所述初始基底上形成圖形化的硬掩膜層200;以所述硬掩模層200為掩膜,刻蝕所述初 始基底,形成若干分立的凸起;所述凸起為鰭部,刻蝕后的初始基底作為襯底100,所述襯底100包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ,位于所述第一區(qū)域ⅰ的鰭部為第一鰭部110,位于所述第二區(qū)域ⅱ的鰭部為第二鰭部120。
本實施例中,所述硬掩膜層200的材料為氮化硅,后續(xù)在進(jìn)行平坦化工藝時,所述硬掩膜層200表面能夠作為平坦化工藝的停止位置,且所述硬掩膜層200還能夠起到保護(hù)所述第一鰭部110頂部和第二鰭部120頂部的作用。
需要說明的是,形成所述半導(dǎo)體基底之后,所述制造方法還包括:在所述第一鰭部110和第二鰭部120表面形成線性氧化層101,用于修復(fù)所述第一鰭部110和第二鰭部120。
在氧化處理過程中,由于所述第一鰭部110和第二鰭部120凸出的棱角部分的比表面更大,更容易被氧化,后續(xù)去除所述線性氧化層101之后,不僅所述第一鰭部110和第二鰭部120表面的缺陷層被去除,且凸出棱角部分也被去除,使所述第一鰭部110和第二鰭部120的表面光滑,晶格質(zhì)量得到改善,避免所述第一鰭部110和第二鰭部120頂角尖端放電問題,有利于改善鰭式場效應(yīng)管的性能。
本實施例中,所述線性氧化層101還位于所述襯底100表面,所述線性101的材料為氧化硅。
參考圖2,形成所述線性氧化層101之后,在所述鰭部(未標(biāo)示)之間的襯底100上形成隔離結(jié)構(gòu)102,其中露出于所述隔離結(jié)構(gòu)102的鰭部作為鰭部第一區(qū)域(未標(biāo)示),剩余的未露出部分作為鰭部第二區(qū)域(未標(biāo)示)。
所述隔離結(jié)構(gòu)102作為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的隔離結(jié)構(gòu),用于對相鄰器件之間起到隔離作用,所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料為氧化硅。
需要說明的是,本實施例中,所述隔離結(jié)構(gòu)102是淺溝槽隔離層,但不限于淺溝槽隔離層。
本實施例中,所述鰭部包括位于所述第一區(qū)域ⅰ襯底100上的第一鰭部110,以及位于所述第二區(qū)域ⅱ襯底100上的第二鰭部120。相應(yīng)的,露出于所述第一區(qū)域ⅰ隔離結(jié)構(gòu)102的第一鰭部110為第一鰭部第一區(qū)域111,剩余 的未露出部分作為第一鰭部第二區(qū)域112;露出于所述第二區(qū)域ⅱ隔離結(jié)構(gòu)102的第二鰭部120為第二鰭部第一區(qū)域121,剩余的未露出部分作為第二鰭部第二區(qū)域122。
具體地,形成所述隔離結(jié)構(gòu)102的步驟包括:在所述線性氧化層101表面形成隔離膜,所述隔離膜的頂部高于所述硬掩膜層200(如圖1所示)頂部;研磨去除高于所述硬掩膜層200頂部的隔離膜;去除部分厚度的隔離膜以形成隔離結(jié)構(gòu)102;去除所述硬掩膜層200。
需要說明的是,在去除部分厚度的隔離膜的同時中還去除部分鰭部表面的線性氧化層101。
參考圖3,形成橫跨所述鰭部(未標(biāo)示)表面的柵極結(jié)構(gòu)103,所述柵極結(jié)構(gòu)103覆蓋所述鰭部第一區(qū)域的頂部和側(cè)壁。
本實施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)103為偽柵結(jié)構(gòu),包括橫跨所述鰭部(未標(biāo)示)表面的偽柵氧化層(圖未示),以及位于所述偽柵氧化層表面的偽柵電極層(圖未示)。
所述柵極結(jié)構(gòu)103用于為后續(xù)形成金屬柵極結(jié)構(gòu)占據(jù)空間位置。所述偽柵氧化層的材料為氧化硅,所述偽柵電極層的材料為多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或非晶碳。本實施例中,所述偽柵電極層的材料為多晶硅。
在另一實施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)為金屬柵極結(jié)構(gòu)。所述柵極結(jié)構(gòu)的材料可以為al、cu、ag、au、pt、ni、ti或w。
需要說明的是,形成所述柵極結(jié)構(gòu)103之后,所述制造方法還包括:在所述柵極結(jié)構(gòu)103側(cè)壁形成第一側(cè)壁層(圖未示)。
所述第一側(cè)壁層的材料可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮氧化硅、氮化硼或碳氮化硼,所述第一側(cè)壁層可以為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。本實施例中,所述第一側(cè)壁層為單層結(jié)構(gòu),所述第一側(cè)壁層的材料為氮化硅。
結(jié)合參考圖4和圖5,以所述柵極結(jié)構(gòu)103為掩膜,對所述鰭部第二區(qū)域 (未標(biāo)示)進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝(未標(biāo)示),形成緩沖摻雜離子區(qū)(圖未示)。
所述緩沖離子摻雜工藝用于在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成緩沖摻雜離子區(qū),從而降低后續(xù)在所述鰭部第一區(qū)域內(nèi)形成的源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100的濃度梯度,在所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100之間形成緩變結(jié),由于緩變結(jié)的漏電流較小,進(jìn)而可以降低所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100之間的結(jié)漏電流(junctionleak)。
所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
需要說明的是,為了避免所述緩沖離子摻雜工藝的離子被注入進(jìn)所述鰭部第一區(qū)域內(nèi),離子注入角度不宜過大。本實施例中,所述緩沖離子摻雜工藝的離子注入角度為0度至7度。
還需要說明的是,注入的離子能量不宜過小,也不宜過大。如果注入的離子能量過小,容易導(dǎo)致離子被注入進(jìn)所述鰭部第一區(qū)域內(nèi),而所述鰭部第一區(qū)域為后續(xù)形成源區(qū)或漏區(qū)的區(qū)域,從而容易對器件的電學(xué)性能造成不良影響;如果注入的離子能量過大,容易導(dǎo)致形成的緩沖摻雜離子位于所述鰭部第二區(qū)域靠近所述襯底100的區(qū)域內(nèi),或位于所述襯底100內(nèi),反而不利于后續(xù)在所述鰭部第一區(qū)域內(nèi)形成的源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100之間形成緩變結(jié)
本實施例中,所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,注入的離子包括磷離子,注入的離子能量為8kev至20kev;所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,注入的離子包括硼離子,注入的離子能量為6kev至16kev。
還需要說明的是,注入的離子劑量不宜過小,也不宜過大。如果注入的離子劑量過小,所述緩沖摻雜離子的離子濃度與后續(xù)在所述鰭部第一區(qū)域內(nèi)形成的源區(qū)或漏區(qū)的離子濃度的濃度差值較大,即濃度梯度較大,容易在所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100之間形成突變結(jié),從而容易引起結(jié)漏電流增加的問題;如果注入的離子劑量過大,難以降低后續(xù)在所述鰭部第一區(qū)域內(nèi)形成的源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100的濃度梯度,從而引起所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底100之間結(jié)漏電流增加的問題。
本實施例中,所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,注入的離子 包括磷離子,注入的離子劑量為5e12至1e14原子每平方厘米;所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,注入的離子包括硼離子,注入的離子劑量為5e12至1e14原子每平方厘米。
本實施例中,所述第一鰭部110包括位于所述第一區(qū)域ⅰ隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的第一鰭部第二區(qū)域112;所述第二鰭部120包括位于所述第二區(qū)域ⅱ隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的第二鰭部第二區(qū)域122。
相應(yīng)的,對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行緩沖離子摻雜工藝的步驟包括:對所述第一鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行第一緩沖離子摻雜工藝300(如圖4所示),形成第一緩沖摻雜離子區(qū)(圖未示);對所述第二鰭部第二區(qū)域122進(jìn)行第二緩沖離子摻雜工藝310(如圖5所示),形成第二緩沖摻雜離子區(qū)(圖未示)。
所述第一緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。本實施例中,所述第一緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,所述第二緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子。
在另一實施例中,所述第一區(qū)域襯底用于形成p型器件,所述第二區(qū)域襯底用于形成n型器件,相應(yīng)的,所述第一緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,所述第二緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子。
具體地,如圖4所示,對所述第一鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行第一緩沖離子摻雜工藝300的步驟包括:在所述半導(dǎo)體基底表面形成第一圖形層(圖未示),所述第一圖形層覆蓋所述第二區(qū)域ⅱ的隔離結(jié)構(gòu)102和第二鰭部120表面;以所述第一圖形層為掩膜,沿垂直于所述襯底100表面的方向,對所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行第一緩沖離子摻雜工藝300,將摻雜離子注入進(jìn)所述第一區(qū)域ⅰ的隔離結(jié)構(gòu)102和第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi),在所述第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成第一緩沖摻雜離子區(qū);去除所述第一圖形層。
具體地,如圖5所示,對所述第二鰭部第二區(qū)域122進(jìn)行第二緩沖離子摻雜工藝310的步驟包括:在所述半導(dǎo)體基底表面形成第二圖形層(圖未示),所述第二圖形層覆蓋所述第一區(qū)域ⅰ的隔離結(jié)構(gòu)102和第一鰭部110表面;以所述第二圖形層為掩膜,沿垂直于所述襯底100表面的方向,對所述半導(dǎo) 體基底進(jìn)行第二緩沖離子摻雜工藝310,將摻雜離子注入進(jìn)所述第二區(qū)域ⅱ的隔離結(jié)構(gòu)102和第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi),在所述第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi)形成第二緩沖摻雜離子區(qū);去除所述第二圖形層。
需要說明的是,本實施例中,先在所述第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成第一緩沖摻雜離子區(qū),然后在所述第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi)形成第二緩沖摻雜離子區(qū)。在另一實施例中,還可以先在第二鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成第二緩沖摻雜離子區(qū),然后在第一鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成第一緩沖摻雜離子區(qū)。
本實施例中,對所述第一鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行第一緩沖離子摻雜工藝300、對所述第二鰭部第二區(qū)域122進(jìn)行第二緩沖離子摻雜工藝310后,所述制造方法還包括:對所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行退火工藝,促進(jìn)所述第一區(qū)域ⅰ的隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的摻雜離子橫向擴散進(jìn)所述第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi),促進(jìn)所述第二區(qū)域ⅱ的隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的摻雜離子橫向擴散進(jìn)所述第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi)。
需要說明的是,為了促進(jìn)所述第一區(qū)域ⅰ的隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的摻雜離子橫向擴散進(jìn)所述第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi),促進(jìn)所述第二區(qū)域ⅱ的隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的摻雜離子橫向擴散進(jìn)所述第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi)的同時,避免對所述第一緩沖離子摻雜工藝300和第二緩沖離子摻雜工藝310之前的離子摻雜工藝中注入的離子分布造成不良影響,所述退火工藝的工藝參數(shù)需控制在合理范圍內(nèi)。
具體地,所述退火工藝的工藝參數(shù)包括:退火溫度為750攝氏度至1000攝氏度,壓強為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,反應(yīng)氣體為氮氣,氮氣的氣體流量為5每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升至40每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升。
結(jié)合參考圖6和圖7,形成所述緩沖摻雜離子區(qū)(圖未示)后,對所述鰭部第一區(qū)域(未標(biāo)示)進(jìn)行淺摻雜工藝,形成淺摻雜離子區(qū),且所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型與所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型相同。
所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。所述淺摻雜工藝的參數(shù)包括:所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,注入的離子包括磷離子,注入的離子能量為2kev至10kev,注入的離子劑量為8e13至1e14 原子每平方厘米,注入角度為10度至20度;所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,注入的離子包括硼離子,注入的離子能量為2kev至8kev,注入的離子劑量為8e13至5e14原子每平方厘米,注入角度為10度至20度。
本實施例中,所述第一鰭部110包括露出于所述第一區(qū)域ⅰ隔離結(jié)構(gòu)102的第一鰭部第一區(qū)域111;所述第二鰭部120包括露出于所述第二區(qū)域ⅱ隔離結(jié)構(gòu)102的第二鰭部第一區(qū)域121。
相應(yīng)的,對所述鰭部第一區(qū)域進(jìn)行淺摻雜工藝的步驟包括:對所述第一鰭部第一區(qū)域111進(jìn)行第一淺摻雜工藝320,形成第一淺摻雜離子區(qū)(圖未示);對所述第二鰭部第一區(qū)域121進(jìn)行第二淺摻雜工藝330,形成第二淺摻雜離子區(qū)(圖未示)。
所述第一淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。本實施例中,所述第一淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子,所述第二淺摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子。
在另一實施例中,所述第一區(qū)域襯底用于形成p型器件,所述第二區(qū)域襯底用于形成n型器件,相應(yīng)的,所述第一淺摻雜離子區(qū)的離子類型為p型離子,所述第二淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子。
具體地,如圖6所示,對所述第一鰭部第一區(qū)域111進(jìn)行第一淺摻雜工藝320的步驟包括:在所述半導(dǎo)體基底表面形成第三圖形層(圖未示),所述第三圖形層覆蓋所述第二區(qū)域ⅱ的隔離結(jié)構(gòu)102和第二鰭部120表面;以所述第三圖形層為掩膜,對所述第一鰭部110進(jìn)行第一淺摻雜工藝320,將摻雜離子注入進(jìn)所述第一鰭部第一區(qū)域111內(nèi),在所述第一鰭部第一區(qū)域111內(nèi)形成第一淺摻雜離子區(qū);去除所述第三圖形層。
具體地,如圖7所示,對所述第二鰭部第一區(qū)域121進(jìn)行第二淺摻雜工藝330的步驟包括:在所述半導(dǎo)體基底表面形成第四圖形層(圖未示),所述第四圖形層覆蓋所述第一區(qū)域ⅰ的隔離結(jié)構(gòu)102和第一鰭部110表面;以所述第四圖形層為掩膜,對所述第二鰭部120進(jìn)行第二淺摻雜工藝330,將摻雜離子注入進(jìn)所述第二鰭部第一區(qū)域121內(nèi),在所述第二鰭部第一區(qū)域121內(nèi) 形成第二淺摻雜離子區(qū);去除所述第四圖形層。
參考圖8,形成所述淺摻雜離子區(qū)(圖未示)后,通過重?fù)诫s工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)(圖未示)或漏區(qū)(圖未示),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量。
本實施例中,所述鰭部包括位于所述第一區(qū)域ⅰ襯底100上的第一鰭部110,以及位于所述第二區(qū)域ⅱ襯底100上的第二鰭部120,其中,所述第一區(qū)域ⅰ襯底100用于形成n型器件,所述第二區(qū)域ⅱ襯底100用于形成p型器件。
相應(yīng)的,所述源區(qū)或漏區(qū)包括:位于所述第一區(qū)域ⅰ柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的第一鰭部110內(nèi)的第一源區(qū)或第一漏區(qū),以及位于所述第二區(qū)域ⅱ柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的第二鰭部120內(nèi)的第二源區(qū)或第二漏區(qū)。所述第一源區(qū)或第一漏區(qū)的離子類型為n型,所述第二源區(qū)或第二漏區(qū)的離子類型為p型。
在另一實施例中,所述第一區(qū)域襯底用于形成p型器件,所述第二區(qū)域襯底用于形成n型器件,相應(yīng)的,第一源區(qū)或第一漏區(qū)的離子類型為p型,第二源區(qū)或第二漏區(qū)的離子類型為n型。
本實施例中,在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)或漏區(qū)的步驟包括:在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成應(yīng)力層;在所述應(yīng)力層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。
需要說明的是,在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)或漏區(qū)之前,所述制造方法還包括:在所述第一側(cè)壁層(圖未示)表面形成第二側(cè)壁層(圖未示)。
所述第二側(cè)壁層的材料可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮氧化硅、氮化硼或碳氮化硼,所述第第二壁層可以為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。本實施例中,所述第二側(cè)壁層為單層結(jié)構(gòu),所述第二側(cè)壁層的材料為氮化硅。
本發(fā)明在形成源區(qū)或漏區(qū)之前,先在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成緩沖摻雜離子區(qū),其中所述重?fù)诫s工藝注入的離子劑量大于所述緩沖離子摻雜工藝注入的離子劑量,使所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度介于所述源區(qū)或漏區(qū)和所述襯底之間,從而使所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底之間具有緩變摻雜區(qū),即降 低所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底的濃度梯度,使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間形成緩變結(jié),由于緩變結(jié)的漏電流較小,進(jìn)而可以降低器件源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的結(jié)漏電流,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
繼續(xù)參考圖8,本發(fā)明還提供一種采用前述方法形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:
半導(dǎo)體基底,包括襯底100以及位于所述襯底上的鰭部(未標(biāo)示);
隔離結(jié)構(gòu)102,位于所述鰭部之間的襯底100上,其中露出于所述隔離結(jié)構(gòu)102的鰭部作為鰭部第一區(qū)域(未標(biāo)示),剩余的未露出部分作為鰭部第二區(qū)域(未標(biāo)示);
柵極結(jié)構(gòu)103,橫跨所述鰭部表面,且覆蓋所述鰭部第一區(qū)域的頂部和側(cè)壁;
淺摻雜離子區(qū)(圖未示),位于所述鰭部第一區(qū)域內(nèi);
緩沖摻雜離子區(qū)(圖未示),位于所述鰭部第二區(qū)域內(nèi),所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型與所述淺摻雜離子區(qū)的離子類型相同;
源區(qū)或漏區(qū)(圖未示),位于所述柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的鰭部內(nèi),其中所述源區(qū)或漏區(qū)的離子濃度大于所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度。
本實施例中,所述鰭部包括位于所述第一區(qū)域ⅰ襯底100上的第一鰭部110,以及位于所述第二區(qū)域ⅱ襯底100上的第二鰭部120。相應(yīng)的,露出于所述第一區(qū)域ⅰ隔離結(jié)構(gòu)102的第一鰭部110為第一鰭部第一區(qū)域111,剩余的未露出部分作為第一鰭部第二區(qū)域112;露出于所述第二區(qū)域ⅱ隔離結(jié)構(gòu)102的第二鰭部120為第二鰭部第一區(qū)域121,剩余的未露出部分作為第二鰭部第二區(qū)域122。
相應(yīng)的,所述淺摻雜離子區(qū)包括位于所述第一鰭部第一區(qū)域111內(nèi)的第一淺摻雜離子區(qū)(圖未示),以及位于所述第二鰭部第一區(qū)域121內(nèi)的第二淺摻雜離子區(qū);所述第一淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二淺摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
所述緩沖摻雜離子區(qū)包括位于所述第一鰭部第二區(qū)域112內(nèi)的第一緩沖摻雜離子區(qū),以及位于所述第二鰭部第二區(qū)域122內(nèi)的第二緩沖摻雜離子區(qū); 所述第一緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子,所述第二緩沖摻雜離子區(qū)的離子類型為n型離子或p型離子。
本實施例中,所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括位于所述柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的鰭部內(nèi)的應(yīng)力層;所述源區(qū)或漏區(qū)位于所述應(yīng)力層內(nèi)。
由于所述源區(qū)或漏區(qū)的離子濃度大于所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度,即所述緩沖摻雜離子區(qū)的離子濃度介于所述源區(qū)或漏區(qū)和所述襯底之間,從而使所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底之間具有緩變摻雜區(qū),即降低所述源區(qū)或漏區(qū)與所述襯底的濃度梯度,使所述源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間形成緩變結(jié),由于緩變結(jié)的漏電流較小,進(jìn)而可以降低器件源區(qū)或漏區(qū)與襯底之間的結(jié)漏電流,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
雖然本發(fā)明披露如上,但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),均可作各種更動與修改,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。