半導(dǎo)體元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制作方法，尤指一種鰭式場(chǎng)效晶體管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為 FinFieldeffecttransistor，F(xiàn)inFET)兀件的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)元件發(fā)展至65納米技術(shù)世代后，使用傳統(tǒng)平面式的金屬氧化物半導(dǎo)體 (metal-〇xide_semiconductor，MOS)晶體管制作工藝已難以持續(xù)微縮，因此，現(xiàn)有技術(shù)提出 以立體或非平面（non-planar)多柵極晶體管元件如FinFET元件取代平面晶體管元件的解 決途徑。
[0003] 現(xiàn)有FinFET兀件先利用蝕刻等方式圖案化一娃基板表面的單晶娃層，以于石圭 基板中形成一鰭片狀的硅薄膜，并于硅薄膜上形成包覆部分硅薄膜的高介電常數(shù)（high dielectricconstant,high-k)絕緣層，與覆蓋高介電常數(shù)絕緣層的柵極導(dǎo)電層，最后再通 過(guò)離子注入制作工藝與回火制作工藝等步驟于未被柵極導(dǎo)電層包覆的鰭片狀硅薄膜中形 成源極/漏極。由于FinFET元件的制作工藝能與傳統(tǒng)的邏輯元件制作工藝整合，因此具有 相當(dāng)?shù)闹谱鞴に囅嗳菪?。此外，由于FinFET元件的特殊結(jié)構(gòu)，可省卻傳統(tǒng)隔離技術(shù)如淺溝 隔離（shallowtrenchisolation)等。更重要的是，由于FinFET元件的立體結(jié)構(gòu)增加了 柵極與鰭片狀的硅基體的接觸面積，因此可增加?xùn)艠O對(duì)于通道區(qū)域的載流子控制，從而降 低小尺寸元件面臨的由源極引發(fā)的能帶降低（draininducedbarrierlowering,DIBL)效 應(yīng)以及短通道效應(yīng)（shortchanneleffect)。此外，由于FinFET元件中同樣長(zhǎng)度的柵極具 有更大的通道寬度，因此可獲得加倍的漏極驅(qū)動(dòng)電流。
[0004] 如前所述，F(xiàn)inFET元件中同樣長(zhǎng)度的柵極具有更大的通道寬度，因此，如何產(chǎn)生應(yīng) 力，以更增加FinFET元件通道區(qū)的載流子遷移率（carriermobility)、提升FinFET元件的 速度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步致力的范疇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一目的在于提供一種半導(dǎo)體元件的制作方法，可有效增加通道區(qū)的載流 子遷移率，進(jìn)而更提升半導(dǎo)體元件的速度。
[0006] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的制作方法。根據(jù)該制作方法，首先提 供一基底，該基底上包含有至少一鰭片（fin)層與多個(gè)柵極電極。接下來(lái)進(jìn)行一傾斜與扭 轉(zhuǎn)（tiltandtwist)離子注入制作工藝，以于該鰭片層內(nèi)形成多個(gè)摻雜區(qū)。在形成該多個(gè) 摻雜區(qū)之后，進(jìn)行一蝕刻制作工藝，以移除該多個(gè)摻雜區(qū)并于該鰭片層內(nèi)形成多個(gè)凹槽。
[0007] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體元件的制作方法，利用傾斜與扭轉(zhuǎn)離子注入制作工藝于 鰭片層內(nèi)摻雜區(qū)，由于摻雜離子的注入，摻雜區(qū)的蝕刻速率異于鰭片層原本材料的蝕刻率。 因此，在后續(xù)的蝕刻制作工藝中，可輕易地于鰭片層內(nèi)沿著摻雜區(qū)的輪廓蝕刻并獲得具有 特定輪廓的凹槽。此凹槽可在后續(xù)制作工藝中作為一選擇性應(yīng)力系統(tǒng)（selectivestrain scheme，SSS)的形成場(chǎng)所，而此選擇性應(yīng)力系統(tǒng)可有效地將應(yīng)力施加于半導(dǎo)體元件的通道 區(qū)。故本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體元件的制作方法可增加通道區(qū)的載流子遷移率，更進(jìn)一步提 升半導(dǎo)體元件的速度。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1至圖6B為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體元件的制作方法之一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。 [0009] 主要元件符號(hào)說(shuō)明

【具體實(shí)施方式】
[0012] 請(qǐng)參閱圖1至圖6B，圖1至圖6B為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體元件的制作方法的一 優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。首先請(qǐng)參閱圖1、圖2A與圖2B，圖2A為圖1中沿A-A'切線獲得的 剖面示意圖；圖2B則為圖1中沿B-B'切線獲得的剖面示意圖。根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例所提 供的半導(dǎo)體元件的制作方法，提供一半導(dǎo)體基底100,半導(dǎo)體基底100可包含一硅覆絕緣 (silicon-on-insulator，SOI)基底，其由下而上可依序包含一娃基底、一底部氧化（bottom 〇xide，B0X)層、以及一形成于底部氧化層上的半導(dǎo)體層（圖未示），例如一具單晶結(jié)構(gòu)的硅 層。另外，為了提供較好的散熱與接地效果，并有助于降低成本與抑制噪聲，本優(yōu)選實(shí)施例 提供的半導(dǎo)體基底100也可如圖1所不，包含一塊娃（bulksiIicon)基底。
[0013] 請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1至圖2B。接下來(lái)于半導(dǎo)體基底100上形成一圖案化硬掩模（圖未 示），用以定義至少一多柵極晶體管元件的鰭片（fin)層。隨后進(jìn)行一蝕刻制作工藝，用以 移除半導(dǎo)體基底1〇〇的部分半導(dǎo)體層，而于半導(dǎo)體基底1〇〇上形成至少一圖案化半導(dǎo)體層， 即一鰭片層106。值得注意的是，本優(yōu)選實(shí)施例中，鰭片層106具有一（100)的晶格方向。
[0014] 請(qǐng)仍然參閱圖1至圖2B。在完成鰭片層106的制作后，移除圖案化硬掩模。接下 來(lái)于半導(dǎo)體基底100上依序形成一介電層110、一柵極導(dǎo)電層112與一圖案化硬掩模114。 隨后利用圖案化硬掩模114圖案化上述介電層110與柵極導(dǎo)電層112,而于半導(dǎo)體基底100 上形成多個(gè)柵極電極116。如圖2A，圖2B所示，柵極電極116覆蓋部分鰭片層106,且柵極 電極116與之延伸方向與鰭片層106的延伸方向垂直。柵極介電層110可包含現(xiàn)有介電材 料如氧化硅（SiO)、氮化硅（SiN)、氮氧化硅（SiON)等介電材料。而在本優(yōu)選實(shí)施例中，柵 極介電層110還可包含高介電常數(shù)（high-K)材料，例如氧化鉿（HfO)、硅酸鉿（HfSiO)或、 錯(cuò)、錯(cuò)、鑭等金屬的金屬氧化物或金屬娃酸鹽（metalsilicates)等，但不限于此。另外，當(dāng) 本優(yōu)選實(shí)施例的柵極介電層110采用high-K材料時(shí)，本發(fā)明可與金屬柵極（metalgate) 制作工藝整合，以提供足以匹配high-K柵極介電層的控制電極。據(jù)此，柵極電極116可配 合金屬柵極的前柵極（gate-first)制作工藝或后柵極（gate-last)制作工藝采用不同的 材料。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)本優(yōu)選實(shí)施例與前柵極制作工藝整合時(shí)，柵極導(dǎo)電層112可包含金屬如 鉭（Ta)、鈦（Ti)、釕（Ru)、鑰（Mo)、或上述金屬的合金、金屬氮化物如氮化鉭（TaN)、氮化鈦 (TiN)、氮化鑰（MoN)等、金屬碳化物如碳化鉭（TaC)等。且該多個(gè)金屬的選用以所欲獲得 的多柵極晶體管元件的導(dǎo)電型式為原則，即以滿足N型或P型晶體管所需功函數(shù)要求的金 屬為選用原則，且柵極導(dǎo)電層112可為單層結(jié)構(gòu)或復(fù)合層（multi-layered)結(jié)構(gòu)。而當(dāng)本 優(yōu)選實(shí)施例與后柵極制作工藝整合時(shí)，柵極導(dǎo)電層112作為一虛置柵極（du_ygate)，其 可包含半導(dǎo)體材料如多晶硅等。
[0015] 請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1至圖2B。在完成柵極電極116的制作后，本優(yōu)選實(shí)施例可依需要于 鰭片層106內(nèi)形成一源極/漏極延伸區(qū)域（source/drainextensionregion)(圖未示）。 而在形成源極/漏極延伸區(qū)域之后，于柵極電極116的兩相對(duì)側(cè)壁形成側(cè)壁子118,且側(cè)壁 子118可以是單層結(jié)構(gòu)或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
[0016] 接下來(lái)請(qǐng)參閱圖3。圖3為一離子注入制作工藝中一離子束與一半導(dǎo)體晶片傾斜 與扭轉(zhuǎn)角度示意圖。如圖3所示，一離子束10以一傾斜角度0與一扭轉(zhuǎn)角度9入射并撞 擊一半導(dǎo)體晶片20。傾斜角度0定義為入射離子束10與一半導(dǎo)體晶片表面垂直軸30之 間的角度，而扭轉(zhuǎn)角度中則定義為平面A與平面B之間的角度。平面A為入射離子束