在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法，其中，基板可被蝕刻，以形成一對(duì)凹槽，以定義鰭片構(gòu)造。一部份的第一劑離子可經(jīng)由每一凹槽的底壁植入基板，以在基板形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域，其中每一第一摻雜區(qū)域至少一部份延伸到鰭片構(gòu)造的一信道區(qū)域之下。位于每一凹槽底壁的基板可被蝕刻以增加每一凹槽的深度。蝕刻位于每一凹槽底壁的基板會(huì)移除一部份在每一凹槽之下的每一第一摻雜區(qū)域。在鰭片構(gòu)造之下，剩下來的該對(duì)第一摻雜區(qū)域至少定義出一部份鰭片場效晶體管擊穿中止區(qū)域。
【專利說明】
在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)體裝置的制造方法，尤其是一種鰭式場效晶體管防擊穿構(gòu)造的 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于半導(dǎo)體制造業(yè)持續(xù)在縮小晶體管的尺寸以得到更高的電路密度及性能表現(xiàn)， 短信道效應(yīng)，例如:寄生電阻及閉態(tài)漏電流，也就更易于對(duì)晶體管的性能造成影響。鰭式場 效晶體管(Fin field effect transistor,finFET)是最近開發(fā)來在半導(dǎo)體工藝中控制短 通道效應(yīng)的晶體管，例如:雙柵晶體管、三柵晶體管、及多柵極晶體管。鰭式場效晶體管具有 自基板突出的鰭片。這些鰭片構(gòu)造的場效晶體管，跟平面構(gòu)造的場效晶體管相比，具有較少 的漏電流路徑。再者，鰭片構(gòu)造產(chǎn)生較長的有效通道寬度，因而增加通態(tài)電流且減少短通道 效應(yīng)。
[0003]鰭式場效晶體管裝置可以在塊體半導(dǎo)體基板上形成。在塊體半導(dǎo)體基板上形成鰭 式場效晶體管存在一個(gè)問題:漏電流路徑可能會(huì)在鰭片底部形成，該處是在柵極的控制范 圍之外。這些漏電流路徑可能導(dǎo)致明顯的次臨界擊穿漏電流(例如短通道漏電效應(yīng)），并使 通道長度無法更進(jìn)一步的定標(biāo)。為有效地降低擊穿漏電流，可用一離子植入的工藝在鰭片 的基部形成一擊穿中止區(qū)域。一個(gè)習(xí)知形成擊穿中止區(qū)域的方法是:在形成鰭片構(gòu)造前，在 基板植入高濃度的雜質(zhì)離子，較佳地，可將雜質(zhì)離子植入到一個(gè)目標(biāo)深度，該深度與其后要 形成的鰭片構(gòu)造的基部符合。然而，在剖面上植入離子的濃度分布大致上是一種高斯分布 (Gaussian distribution)，所以基板表面及目標(biāo)深度之間會(huì)有摻雜的雜質(zhì)離子濃度的變 化，此一現(xiàn)象會(huì)造成其后形成的鰭片構(gòu)造的有效信道區(qū)域，不均勻的雜質(zhì)濃度分布，而這又 會(huì)在鰭片通道的高度方向，形成不想要的臨界電壓變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是在提供一種在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法。在本 發(fā)明的一實(shí)施例，本發(fā)明的方法包括:蝕刻一基板以形成一對(duì)凹槽，用以定義一鰭片構(gòu)造； 設(shè)置一頂蓋層于鰭片構(gòu)造的頂面;植入第一劑離子，使一部份第一劑離子經(jīng)由每一凹槽的 底壁植入基板，以在基板上形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域，其中該對(duì)第一摻雜區(qū)域可至少部分地 在鰭片構(gòu)造的一信道區(qū)域的下延伸;及蝕刻位于每一凹槽底壁的基板，以增加每一凹槽的 深度，其中蝕刻位于每一凹槽底壁的基板，會(huì)同時(shí)移除一部份每一凹槽下的第一摻雜區(qū)域， 其中鰭片構(gòu)造下剩下來的一對(duì)第一摻雜區(qū)域可部份地定義鰭式場效晶體管的擊穿中止區(qū) 域。
【附圖說明】
[0005] 圖1A-1B是在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法的例示性工藝；
[0006] 圖2A-2K是為圖1A-1B所述的例示性工藝中各制造步驟的鰭式場效晶體管的剖面 示意圖；
[0007] 圖3A是依本發(fā)明一實(shí)施的鰭式場效晶體管剖面示意圖，其顯示摻雜區(qū)域并未延伸 到鰭片構(gòu)造的信道區(qū)域之下；
[0008] 圖3B是依本發(fā)明一實(shí)施的鰭式場效晶體管剖面示意圖，其顯示一種非預(yù)期的摻雜 離子分布型態(tài)；
[0009] 圖4A是依本發(fā)明一實(shí)施的鰭式場效晶體管剖面示意圖，其顯示鰭式場效晶體管具 有一離散強(qiáng)化層；
[0010]圖4B是依本發(fā)明一實(shí)施的鰭式場效晶體管剖面示意圖，其顯示形成于具有離散強(qiáng) 化層的鰭式場效晶體管的摻雜區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下的說明是用于讓習(xí)于此項(xiàng)技術(shù)者能了解、制造、及使用本發(fā)明的各種實(shí)施例。 所介紹的各種裝置、方法、及應(yīng)用僅是用來做為范例。根據(jù)在此揭露的原則，習(xí)于此項(xiàng)技術(shù) 者當(dāng)能輕易的對(duì)該些實(shí)施例進(jìn)行各種修改及變化，而該些修改及變化并未脫離該些實(shí)施例 的精神及范圍。因此該些實(shí)施例僅用于例示本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明的范圍。
[0012] 以下的說明將使用"第一"、"第二"等序詞形容各種組件，然而該些序詞僅是用于 區(qū)分同屬一類但不相同的組件，而非用于限制該些組件。例如，第一摻雜區(qū)域亦可命名為第 二摻雜區(qū)域，第二摻雜區(qū)域改命名為第一摻雜區(qū)域，而不會(huì)影響本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)涵及權(quán)利 范圍。第一摻雜區(qū)域及第二摻雜區(qū)域均為摻雜區(qū)域。在某些實(shí)施例，第一摻雜區(qū)域及第二摻 雜區(qū)域?yàn)椴煌膿诫s區(qū)域。
[0013] 以下將介紹本發(fā)明一種在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的例示性工藝。在 本發(fā)明的一實(shí)施例，基板可被蝕刻以形成一對(duì)凹槽，用以訂一鰭片構(gòu)造。第一劑離子可被植 入以使第一劑離子的一部分通過每一凹槽的底壁而被植入于基板中，藉以形成一對(duì)摻雜區(qū) 域，其中該對(duì)摻雜區(qū)域至少部分地在鰭片構(gòu)造的信道區(qū)域之下延伸。位于每一凹槽底壁的 基板可被蝕刻以增加每一凹槽的深度。蝕刻每一凹槽的底壁可移除每一凹槽下的每一摻雜 區(qū)域的一部分。在鰭片構(gòu)造下的每對(duì)摻雜區(qū)域的剩余部分可至少一部份地定義鰭式場效晶 體管的擊穿中止區(qū)域。
[0014] 經(jīng)由形成至少部分延伸到鰭式構(gòu)造信道區(qū)域之下的摻雜區(qū)域，在擊穿中止區(qū)域及 信道區(qū)域之間會(huì)形成一明顯的濃度接口。此一濃度接口可在鰭式場效晶體管裝置產(chǎn)生預(yù)期 的電氣特性。此外，由于在植入離子后，摻雜區(qū)域至少部份地在鰭片構(gòu)造的信道區(qū)域之下延 伸，活化退火工藝已足以明顯地驅(qū)動(dòng)在鰭片構(gòu)造之下的植入離子，以形成擊穿中止區(qū)預(yù)，而 不需額外的退火工藝。此一特色可以減少植入離子由摻雜區(qū)域擴(kuò)散到信道區(qū)域，因而減少 鰭片構(gòu)造中不想要的臨界電壓變化。
[0015] 請(qǐng)參照?qǐng)D1A-1B及圖2A-2K。圖1A-1B是依本發(fā)明一實(shí)施例的在鰭式場效晶體管200 中形成擊穿中止區(qū)域的工藝100。圖2A-2K是依本發(fā)明一實(shí)施例在各制造步驟的鰭式場效晶 體管200的剖面示意圖。工藝100將配合附圖詳述于下。
[0016] 請(qǐng)參照?qǐng)D2A，在工藝100的步驟102，蝕刻基板202，以形成一對(duì)凹槽204，其中該對(duì) 凹槽204可定義出鰭片構(gòu)造206,鰭片構(gòu)造206是位于一對(duì)凹槽204之間。凹槽204及鰭片構(gòu)造 206可由習(xí)知的半導(dǎo)體工藝制造，例如但不限于:黃光微影、蝕刻、及化學(xué)氣相沉積等工藝。 舉例而言，硬屏蔽層（圖未示）擊頂蓋層208可用習(xí)知的化學(xué)氣相沉積工藝沉積于基板202 上，接著用黃光微影工藝圖案化，然后用蝕刻工藝曝露出部份的基板202。曝露出的基板202 再被蝕刻形成一對(duì)凹槽204,以定義一鰭片構(gòu)造206。在基板202被蝕刻形成一對(duì)凹槽204之 后，頂蓋層208可保留在鰭片構(gòu)造206的頂面207上。在隨后的離子植入作業(yè)(例如步驟110， 112,116)，頂蓋層208可以防止離子被植入鰭式構(gòu)造206。如此，離子可經(jīng)由凹槽204的底壁 210選擇性地被植入基板202。在某些實(shí)施例，在實(shí)施步驟110，112或116時(shí)，頂蓋層208的厚 度足以防止離子經(jīng)由頂蓋層208植入鰭片構(gòu)造206。在某些實(shí)施例，頂蓋層208的厚度為10-30nm或15_20nm。
[0017]鰭片構(gòu)造206具有寬度212、高度214、及長度(未顯示于圖中）。長度是垂直于圖2A 的圖面。寬度可被視為鰭片構(gòu)造206的臨界尺寸。鰭片構(gòu)造206自基板202的表面216延伸而 上，而使其長度214幾乎垂直于表面216。在某些實(shí)施例，寬度212為5-50nm，高度214為15-150nm，長度為20-1200腦。在某些較佳實(shí)施例，寬度212為5-15nm，高度214為20-50nm。鰭片 構(gòu)造206具有信道區(qū)域、源極區(qū)域、及漏極區(qū)域，分別分布在長度方向不同位置。在一實(shí)施 例，信道區(qū)域是位于源極區(qū)域及漏極區(qū)域之間。在圖2A至圖2K的剖面圖是對(duì)應(yīng)于鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域。
[0018]基板202及鰭片構(gòu)造206包含一或多種半導(dǎo)體材料。在某些實(shí)施例，基板202或鰭片 構(gòu)造206使用一單晶半導(dǎo)體材料(例如:硅、鍺、或砷化鎵等）。在某些實(shí)施例，基板202或鰭片 構(gòu)造206包含一或多個(gè)外延單晶半導(dǎo)體層(例如:硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵、磷化銦、砷化銦鎵 等的外延單晶半導(dǎo)體層）。在某些實(shí)施例，基板202及鰭片構(gòu)造206使用相同的材料(例如單 晶硅）。在步驟102中，頂蓋層208采用蝕刻速度遠(yuǎn)低于基板202的材料。在某些實(shí)施例，頂蓋 層208包含一或多個(gè)介電層，例如但不限于:氧化硅、摻碳氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶 碳，或高分子聚合物(如聚亞酰胺)的介電層。
[0019] 請(qǐng)參照?qǐng)D2B，在工藝100的步驟104,進(jìn)行第一劑離子植入，使一部份第一劑離子植 入鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域。箭頭228代表植入第一劑離子。在步驟104的離子植入可視為通 道植入。在進(jìn)行第一劑離子植入時(shí)，一部份的第一劑離子會(huì)經(jīng)由頂蓋層208,被植入鰭式構(gòu) 造206的信道區(qū)域。在某些實(shí)施例，植入信道區(qū)域的離子濃度為lE17-lE20/cm 3。在某些實(shí)施 例，植入信道區(qū)域206的第一劑離子濃度是均勻地分布(例如濃度變化小于3% )。
[0020] 步驟104可由適當(dāng)?shù)碾x子植入工藝實(shí)施，例如:離子束植入工藝或等離子體摻雜工 藝。第一劑離子可由一劑或多劑植入步驟而植入，其中多劑植入步驟可分別使用不同的平 均植入能量及不同的平均植入角度。例如，每一劑使用平均植入能量〇.5-15keV及平均植入 角度0-10度(相對(duì)于中心軸218)。如圖2B所示，中心軸218是垂直于基板202的表面216。在某 些實(shí)施例，在步驟104植入第一劑離子，可以如美國專利申請(qǐng)?zhí)朜o. 13/592191"摻雜非平面 半導(dǎo)體裝置"所述的方法執(zhí)行，其申請(qǐng)日期為2012年8月22日，且專利的全部內(nèi)容在此作為 參考。
[0021] 第一劑離子可使用具有某一種導(dǎo)電型態(tài)的離子，例如:n型離子，或p型離子。在某 些實(shí)施例，第一劑離子使用一η型離子以形成一P-通道鰭式場效晶體管裝置。在某些實(shí)施 例，第一劑離子使用一 P型離子以形成一 η-通道鰭式場效晶體管裝置。在某些實(shí)施例，ρ型離 子為Β+、Β2+、或BF2+。在某些實(shí)施例，η型離子為As+、As2+、P+、SP2+。
[0022] 在本實(shí)施例，步驟104是在步驟102之前及步驟106之后。然而在某些實(shí)施例，步驟 104是在步驟102形成凹槽204及鰭片構(gòu)造206之前。在該些實(shí)施例中，第一劑離子植入基板 202的一區(qū)域，其對(duì)應(yīng)其后在鰭片構(gòu)造206形成的信道區(qū)域。
[0023] 請(qǐng)參照?qǐng)D2C，在工藝100的步驟106,保護(hù)層220沉積在鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222,及 凹槽204的底壁210。保護(hù)層220也可沉積在頂蓋層208的頂面224。在某些實(shí)施例，保護(hù)層220 是一共形層，在側(cè)壁222及底壁210具有基本上是均勻的厚度。在某些實(shí)施例，保護(hù)層220與 側(cè)壁222及底壁210直接接觸。
[0024] 在隨后的離子植入步驟(如步驟110、112或116)，保護(hù)層220可防止離子植入鰭片 構(gòu)造206,尤其是防止離子從側(cè)壁222植入鰭片構(gòu)造206。保護(hù)層220包含一或多個(gè)介電層，例 如但不限于:氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶碳、或高分子聚合物(如聚亞酰胺）的介電層。 在某些實(shí)施例，保護(hù)層220的厚度為2-8nm〇
[0025] 在本實(shí)施，步驟106是在步驟110之前。在某些實(shí)施例，步驟106及步驟108是可選擇 性的。特別地，由于其后的離子植入是以近乎垂直的植入角度實(shí)施(例如:相對(duì)于中心軸218 為0-15度、0-10度、0-5度、或0-3度），頂蓋層208已足以防止離子植入鰭式構(gòu)造206。在那些 實(shí)施例中，步驟106及步驟108可以不實(shí)施。
[0026] 請(qǐng)參照?qǐng)D2D，在工藝100的步驟108,蝕刻保護(hù)層220,以曝露出每一凹槽204的底壁 210。在某些實(shí)施例，在步驟108蝕刻保護(hù)層220之后，保護(hù)層220保留在鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁 222。例如，各向異性蝕刻工藝被用來移除蓋住凹槽204的底壁210的保護(hù)層220,但使蓋住側(cè) 壁222的保護(hù)層220近乎未被蝕刻。留下來的保護(hù)層220幾乎蓋住整個(gè)側(cè)壁222。在其后的離 子植入工藝（如步驟110、112、或116)，離子會(huì)穿過曝露的凹槽204的底壁210,而植入基板 202,而在側(cè)壁222的保護(hù)層220則阻擋離子植入鰭片構(gòu)造206之內(nèi)。
[0027] 請(qǐng)參照?qǐng)D2E，在工藝100的步驟110，植入第二劑離子，使一部份的第二劑離子，經(jīng) 由凹槽204底壁210植入基板202,以在基板202形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域230。箭頭234代表植 入第二劑離子。第一摻雜區(qū)域230可形成至少一部份鰭片場效晶體管裝置200的擊穿中止區(qū) 域。
[0028]此對(duì)第一摻雜區(qū)域230至少一部份延伸到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下。更特別的 是，每一第一摻雜區(qū)域230延伸到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下，且在一第一平面209及一第 二平面211之間，其中第一平面209與鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222在同一平面，第二平面211與鰭 片構(gòu)造206的相對(duì)側(cè)壁222在同一平面。此對(duì)第一摻雜區(qū)域230可在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域 之下有各種程度的延伸。在某些實(shí)施例，此對(duì)第一摻雜區(qū)域230在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域 之下延伸，且彼此之間最近的距離小于鰭片構(gòu)造206的臨界尺寸（即寬度212)的一半。在某 些實(shí)施例，此對(duì)第一摻雜區(qū)域230在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下延伸，且在鰭片構(gòu)造206的 信道區(qū)域之下，此對(duì)第一摻雜區(qū)域230至少部份重迭。
[0029]在某些實(shí)施例，至少一部份的此對(duì)第一摻雜區(qū)域230,在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域 之下延伸，以致在植入第二劑離子(步驟110)之后，在蝕刻基板之前(步驟114)，不必使用退 火(例如爐退火、快熱退火、或激光退火等)來擴(kuò)散植入離子。因此，在某些實(shí)施例，在植入第 二劑離子(步驟110)之后，蝕刻位于凹槽204的底壁210上的基板之前（步驟114)，此對(duì)第一 摻雜區(qū)域230免于接受退火工藝。
[0030]如圖2E所示，第一摻雜區(qū)域230,自凹槽204的底壁210往基板202內(nèi)延伸到一目標(biāo) 深度(例如15_30nm)。同時(shí)，在鰭片構(gòu)造206之下，第一摻雜區(qū)域230自一凹槽204的底壁210 延伸到另一凹槽204的底壁210。在某些實(shí)施例，此對(duì)第一摻雜區(qū)域230與在鰭片構(gòu)造206基 部的中心點(diǎn)232的距離，小于鰭片構(gòu)造206的臨界尺寸(例如寬度212)的一半。特別地，在鰭 片構(gòu)造206之下的第一摻雜區(qū)域230與鰭片構(gòu)造206基部的中心點(diǎn)232的距離小于15、10、或 5nm。鰭片構(gòu)造206的基部大致與凹槽204的底壁210成一直線。
[0031]植入離子濃度一般接近高斯分布，而第一摻雜區(qū)域230則是特指基板202的某些區(qū) 域，其內(nèi)的第二劑雜質(zhì)離子濃度超過一臨界濃度。例如，第一摻雜區(qū)域230可以定義為基板 的某些區(qū)域，其內(nèi)的植入離子濃度至少為lE18/cm 3、2E18/cm3、5E18/cm3、或7E18/cm3。在某 些實(shí)施例，第一摻雜區(qū)域230延伸到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下，且在第一平面209及第二 平面211之間，具有植入離子濃度至少為lE18/cm 3、2E18/cm3、5E18/cm3、或7E18/cm3。第一摻 雜區(qū)域230的該些臨界濃度有利于形成擊穿中止區(qū)域，其能有效地降低鰭式場效晶體管裝 置的次臨界擊穿漏電流。
[0032]如上所述，在技術(shù)上希望得到一摻雜區(qū)域230,至少一部份形成于鰭片構(gòu)造206的 信道區(qū)域之下，如此有助于在第一摻雜區(qū)域230及鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之間產(chǎn)生明顯的 雜質(zhì)接口。相對(duì)地，在圖3A所示的鰭式場效晶體管裝置300,摻雜區(qū)域330并未延伸到鰭片構(gòu) 造306的信道區(qū)域之下，也未在鰭片構(gòu)造306的信道區(qū)域之下重迭。技術(shù)上并不想要此一種 摻雜區(qū)域330,此乃因?yàn)榇蟮拇闻R界擊穿漏電流路徑會(huì)存在摻雜區(qū)域330之間。雖然退火可 使在摻雜區(qū)域330的雜質(zhì)離子擴(kuò)散到鰭片構(gòu)造306之下及摻雜區(qū)域330之間，但退火也同時(shí) 會(huì)使雜質(zhì)離子垂直擴(kuò)散到鰭片構(gòu)造306。圖3B顯示退火摻雜區(qū)域330之后的雜質(zhì)分布的剖面 圖。如圖所示，退火會(huì)使雜質(zhì)離子從摻雜區(qū)域330垂直擴(kuò)散到鰭片構(gòu)造306的區(qū)域350,并且 也會(huì)在摻雜區(qū)域330及鰭片構(gòu)造306的信道區(qū)域之間（例如區(qū)域350)產(chǎn)生漸變濃度梯度，而 這又會(huì)在信道區(qū)域的一部份產(chǎn)生不均勻的離子濃度，此又會(huì)造成非預(yù)期的臨界電壓變化。 因此技術(shù)上希望得到如圖2E所示的第一摻雜區(qū)域230,其至少一部份延伸到鰭片構(gòu)造206之 下。在某些實(shí)施例，技術(shù)上希望得到一對(duì)第一摻雜區(qū)域230,其在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之 下至少部分重迭。在某些實(shí)施例，技術(shù)上希望:在形成第一摻雜區(qū)域230(步驟110)之后，在 蝕刻底壁210的基板202(步驟114)之前，不要對(duì)第一摻雜區(qū)域230進(jìn)行退火。
[0033] 步驟110可由適當(dāng)?shù)碾x子植入工藝實(shí)施，例如:離子束植入工藝或等離子體摻雜工 藝。為了要得到第一摻雜區(qū)域230,其至少一部份延伸到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下，植入 第二劑離子，其在進(jìn)入底壁210時(shí)具有足夠的"橫向離散"（Iateralstraggle)，尤其是大于 鰭片構(gòu)造206臨界尺寸的橫向離散。一個(gè)較大的橫向離散可使較大劑量的離子植入鰭片構(gòu) 造206之下。在某些實(shí)施例，第二劑離子植入的橫向離散大于4或5nm。此種橫向離散可經(jīng)由 適當(dāng)?shù)闹踩霔l件得到。例如，當(dāng)?shù)诙╇x子具有有硼離子系列，第二劑離子的劑量為1E13-3E13ion S/cm2,平均植入能量為l-4keV。再例如，當(dāng)?shù)诙╇x子具有有磷離子系列，第二劑 離子的劑量為lE13-3E13ion S/cm2,平均植入能量為1.5-12keV。再例如，當(dāng)?shù)诙╇x子具有 有砷離子系列，第二劑離子的劑量為lE13-3E13ion S/cm2,平均植入能量為2-20keV〇
[0034] 第二劑離子植入是以近乎垂直的角度進(jìn)行（例如：相對(duì)于中心軸218為0-5度或0-10度）。一個(gè)近乎垂直的植入角度可產(chǎn)生足夠的橫向離散，而使第一摻雜區(qū)域230部份重迭。 一個(gè)近乎垂直的植入角度也可減少植入鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222的離子，并可增加植入位于 凹槽204底壁210的基板202的離子。藉此，第一摻雜區(qū)域230的植入離子濃度大于鰭片構(gòu)造 206的植入離子濃度。在某些實(shí)施例，第二劑離子以相對(duì)于中心軸218的平均植入角度0-5 度、0-10度、或0-15度通過底壁210。
[0035]第二劑離子可具有與第一劑離子相同的導(dǎo)電型態(tài)。在某些實(shí)施例，第二劑離子使 用一 η型離子以形成一 P-通道鰭式場效晶體管裝置。在某些實(shí)施例，第二劑離子使用一 p型 離子以形成一 η-通道鰭式場效晶體管裝置。
[0036] 請(qǐng)參照?qǐng)D2F，在工藝100的步驟112，植入第三劑離子，使一部份的第三劑離子，經(jīng) 由凹槽204底壁210及第一摻雜區(qū)域230植入基板202,以在基板202形成一對(duì)第二摻雜區(qū)域 236。箭頭240代表植入第三劑離子。第二摻雜區(qū)域236可形成至少一部份鰭式場效晶體管裝 置200的擊穿中止區(qū)域。第二摻雜區(qū)域236是特指基板202的某些區(qū)域，其內(nèi)的第三劑雜質(zhì)離 子濃度超過一臨界濃度。例如，第二摻雜區(qū)域236可以定義為基板的某些區(qū)域，其內(nèi)的植入 離子濃度至少為lE18/cm 3、2E18/cm3、5E18/cm3、或7E18/cm3。第二摻雜區(qū)域236至少部份與 第一摻雜區(qū)域230重迭，且至少一部份在第一摻雜區(qū)域230之下。每一第二摻雜區(qū)域236至少 一部份延伸到鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域之下。在某些實(shí)施例，此對(duì)第二摻雜區(qū)域236彼此之 間最近的距離小于鰭片構(gòu)造 206的臨界尺寸（即寬度212)。在某些實(shí)施例，在鰭片構(gòu)造 206的 信道區(qū)域之下，此對(duì)第二摻雜區(qū)域236至少部份重迭。
[0037] 步驟112可由適當(dāng)?shù)碾x子植入條件實(shí)施。第三劑離子植入是以近乎垂直的植入角 度實(shí)施(例如:相對(duì)于中心軸218為0-5度或0-10度）。在某些實(shí)施例，第三劑離子的劑量可大 于第二劑離子的劑量。在某些實(shí)施例，第三劑離子的平均植入能量可大于第二劑離子的平 均植入能量。例如，當(dāng)?shù)谌齽╇x子具有有硼離子系列，第三劑離子的劑量為lE13-lE15ions/ cm 2，平均植入能量為2-15keV。再例如，當(dāng)?shù)谌齽╇x子具有有磷離子系列，第三劑離子的劑 量為lE13-lE15ion S/cm2,平均植入能量為5-45keV。再例如，當(dāng)?shù)谌齽╇x子具有有砷離子系 列，第三劑離子的劑量為lE13-lE15ions/cm 2,平均植入能量為7-80keV〇
[0038] 第三劑離子具與第一劑離子或第二劑離子相同的導(dǎo)電型態(tài)。在某些實(shí)施例，第三 劑離子使用一 η型離子以形成一 P-通道鰭式場效晶體管裝置。在某些實(shí)施例，第三劑離子使 用一 P型離子以形成一 η-通道鰭式場效晶體管裝置。
[0039] 在本實(shí)施例，步驟112是在步驟114之前。在某些實(shí)施例，步驟110及步驟112是在步 驟102形成凹槽204及鰭片構(gòu)造 206之后。在步驟102之后進(jìn)行步驟110及步驟112較為有利， 原因是：離子可直接經(jīng)由底壁210植入基板202,而不是經(jīng)由鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域。此一 做法可在步驟110及112大幅降低植入鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域的離子，并使鰭片構(gòu)造 206的 信道區(qū)域具有較平均的離子濃度，且在步驟110及步驟112,由于較少的離子穿過鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域，信道區(qū)域的晶格損傷較少。藉此，步驟118的退火時(shí)間較短。較短的退火時(shí) 間可減少離子自第一摻雜區(qū)域230擴(kuò)散到鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域。如此可在第一摻雜區(qū)域 230及鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域之間維持一個(gè)明顯的雜質(zhì)接口。經(jīng)由在步驟102之后實(shí)施步 驟110及步驟112,離子植入的深度較小，第二劑離子及第三劑離子可使用較小的劑量及較 低的植入能量，因而可降低制造成本，及增加產(chǎn)能。
[0040] 請(qǐng)參照?qǐng)D2G，在工藝100的步驟114,蝕刻在每一凹槽204底壁210的基板202,以增 加每一凹槽204的深度。如圖2G所示，此一凹槽204的延長部定義出鰭片構(gòu)造 206的延長部 238。在某些實(shí)施例，凹槽204加深到使延長部238的高度238為20-80nm。延長部238的側(cè)壁幾 乎對(duì)齊各自的側(cè)壁222的保護(hù)層220的外表面。某些實(shí)施例并未形成保護(hù)層(例如步驟106及 步驟108并未實(shí)施），延長部238的側(cè)壁就幾乎對(duì)齊各自的鰭片構(gòu)造 206的側(cè)壁222。
[0041 ] 蝕刻在每一凹槽204底壁210的基板202,會(huì)移除一部份在每凹槽204之下的第一摻 雜區(qū)域230,同時(shí)在每一凹槽之下的第二摻雜區(qū)域236也可能會(huì)被移除一部份。在鰭片構(gòu)造 206之下，剩下來的部份第一摻雜區(qū)域230及/或第二摻雜區(qū)域236可用以定義鰭式場效晶體 管裝置200的擊穿中止區(qū)域。如圖2G所示，剩下來的部份第一摻雜區(qū)域230及第二摻雜區(qū)域 236幾乎橫跨延長部238的整個(gè)高度239。
[0042] 步驟114可用習(xí)知的蝕刻工藝實(shí)施。在某些實(shí)施例，各向異性的干蝕刻工藝可用來 蝕刻基板202,以增加凹槽204的深度，而不會(huì)明顯地蝕刻到鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222。在蝕刻 基板202時(shí)，頂蓋層208可做為鰭片構(gòu)造206對(duì)抗蝕刻的硬屏蔽。在蝕刻基板202時(shí)，一部份頂 蓋層308可能也被蝕刻掉。在某些實(shí)施例，蝕刻基板202后，頂蓋層208的厚度仍足以在其后 的離子植入步驟(例如步驟116)有效地阻止離子進(jìn)入鰭片構(gòu)造206。在某些實(shí)施例，在步驟 114蝕刻基板202之后，頂蓋層208的厚度至少為15nm、20nm、或30nm。在某些有形成保護(hù)層 220的實(shí)施例，在步驟114蝕刻基板202時(shí)，保護(hù)層220可保護(hù)鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222,以對(duì)抗 側(cè)壁222的蝕刻。
[0043] 請(qǐng)參照?qǐng)D2H，在工藝100的步驟116,植入第四劑離子，使一部份的第四劑離子，經(jīng) 由凹槽204底壁210及第二摻雜區(qū)域236植入基板202,以在基板202形成一對(duì)第三摻雜區(qū)域 242。箭頭244代表植入第四劑離子。第三摻雜區(qū)域242在基板202定義一井區(qū)。第三摻雜區(qū)域 242是特指基板202的某些區(qū)域，其內(nèi)的第四劑雜質(zhì)離子濃度超過一臨界濃度。例如，第三摻 雜區(qū)域242可以定義為基板的某些區(qū)域，其內(nèi)的植入離子濃度至少為lE18/cm 3、2E18/cm3、 5E18/cm3、或7E18/cm3。第三摻雜區(qū)域242在第二摻雜區(qū)域236之下，且至少部份與第二摻雜 區(qū)域236重迭。每一第三摻雜區(qū)域242至少一部份延伸到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下。在某 些實(shí)施例，此對(duì)第三摻雜區(qū)域242彼此之間最近的距離小于鰭片構(gòu)造206的臨界尺寸（即寬 度212)。在某些實(shí)施例，在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下，此對(duì)第三摻雜區(qū)域242至少部份重 迭。
[0044] 步驟116可由適當(dāng)?shù)碾x子植入工藝實(shí)施。第四劑離子植入是以近乎垂直的植入角 度實(shí)施(例如:相對(duì)于中心軸218為0-5度、0-10度或0-15度）。在某些實(shí)施例，第四劑離子的 平均植入能量大于第二劑離子或第三劑離子的平均植入能量。在某些實(shí)施例，第四劑離子 的劑量大于第二劑尚子的劑量或第三劑尚子的劑量。例如，當(dāng)?shù)谒膭??子具有硼1?子系列， 第四劑離子的劑量為lE13-lE16ion S/cm2,平均植入能量為l-30keV。再例如，當(dāng)?shù)谒膭╇x子 具有有磷離子系列，第四劑離子的劑量為lE13-lE16ion S/cm2,平均植入能量為1.5-lOOkeV。再例如，當(dāng)?shù)谒膭╇x子具有有砷離子系列，第四劑離子的劑量為lE13-lE16ions/ cm 2，平均植入能量為2-180keV。
[0045] 第四劑離子具與第一劑離子，第二劑離子，或第三劑離子相同的導(dǎo)電型態(tài)。在某些 實(shí)施例，第四劑離子使用一 η型離子以形成一 P-通道鰭式場效晶體管裝置。在某些實(shí)施例， 第四劑離子使用一 P型離子以形成一 η-通道鰭式場效晶體管裝置。
[0046] 在本實(shí)施例，步驟116是在步驟114之后。在步驟114之后進(jìn)行步驟116較為有利，原 因如同上述步驟110及步驟112與步驟102之間的原因。第四劑離子植入使用較低的劑量及 較低的植入能量，如此可降低生產(chǎn)成本。由于在步驟114通過第一摻雜區(qū)域230及第二摻雜 區(qū)域236蝕刻基板202以增加凹槽204的深度，在步驟116第四劑離子植入的目標(biāo)范圍僅需5-40nm就足以形成井區(qū)。在某些實(shí)施例，對(duì)植入硼家族，磷家族，及砷家族的離子，第四劑離子 僅需分別為1-lOkeV，1.5-27keV，及2-50keV的平均植入能量，就可達(dá)到這樣的目標(biāo)范圍。傳 統(tǒng)上是使用中電流植入機(jī)來進(jìn)行井區(qū)植入。然而，在步驟116,要使用上述的平均植入能量， 以使用高電流植入機(jī)較佳。使用高電流植入機(jī)取代中電流植入機(jī)可增加產(chǎn)能及降低成本。 使用較低植入能量也可減少鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域的植入損傷。在某些實(shí)施例，步驟116 可在步驟108之后實(shí)施。
[0047]在工藝100的步驟118,對(duì)鰭式場效晶體管裝置200進(jìn)行退火。在某些實(shí)施例，步驟 118可在步驟114之后實(shí)施。在退火中，在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域，第一摻雜區(qū)域230、第二 摻雜區(qū)域236、及第三摻雜區(qū)域242的植入離子會(huì)被電性活化。在退火時(shí)，晶體再成長也會(huì)修 復(fù)在鰭片構(gòu)造206及基板202的植入損傷(例如:非晶化及晶體損傷）。在退火時(shí)，以盡量降低 雜質(zhì)離子的擴(kuò)散為佳，以保留在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域及第一摻雜區(qū)域230之間的明顯的 雜質(zhì)接口。退火可使鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域網(wǎng)雜質(zhì)濃度均勻化。由于在步驟110、112及 116,離子并不經(jīng)由鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域植入，而是經(jīng)由凹槽204的底壁210植入，鰭片構(gòu) 造206的植入損傷可降低，且步驟118的退火時(shí)間可縮短。在某些實(shí)施例，鰭式場效晶體管裝 置200在800-1000 °C的退火時(shí)間少于5、2、或1分鐘。在某些實(shí)施例，快速退火、激光退火、或 脈沖激光退火被用來對(duì)鰭式場效晶體管裝置200進(jìn)行退火。較短的退火時(shí)間可減少離子的 擴(kuò)散，以在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域及第一摻雜區(qū)域230之間，保留一個(gè)明顯的雜質(zhì)接口。 [0048] 請(qǐng)參照?qǐng)D21，在工藝100的步驟120,在每一凹槽204形成絕緣層248。絕緣層248是 指一個(gè)淺的凹槽絕緣層。絕緣層248包含一或多個(gè)介電層，例如但不限于:氧化硅、低-k氧化 硅、多孔隙氧化硅、摻雜氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅的介電層。絕緣層248可用習(xí)知的半導(dǎo) 體工藝形成。在某些實(shí)施例，一或多個(gè)介電層先沉積并填充凹槽204(例如:使用化學(xué)氣相沉 積工藝或旋轉(zhuǎn)涂布沉積工藝），然后平坦化這些介電層（例如使用化學(xué)-機(jī)械平坦化工藝）， 使這些介電層幾乎與頂蓋層208或保護(hù)層220的頂面共平面。然后，回蝕這些介電層(例如使 用各向異性干蝕刻工藝），以形成絕緣層248。在某些實(shí)施例，一或多個(gè)介電層被回蝕，使絕 緣層248的頂面246幾乎對(duì)齊一部份的第一摻雜區(qū)域230或一部份的第二摻雜區(qū)域236。在圖 21所示的實(shí)施例，絕緣層248的頂層246對(duì)齊一部份的第一摻雜區(qū)域230。
[0049] 請(qǐng)參照?qǐng)D2J，在工藝100的步驟122,移除頂蓋層208以曝露出鰭片構(gòu)造206。在某些 實(shí)施例，步驟106形成保護(hù)層220，而保護(hù)層220亦在步驟122被移除。在某些實(shí)施例，步驟122 可在步驟114之后實(shí)施，尤其是在步驟120之后。頂蓋層208及保護(hù)層220可用習(xí)知的蝕刻工 藝移除。
[0050]請(qǐng)參照?qǐng)D2K，在工藝100的步驟124,在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之上形成柵極堆 250。柵極堆250包含形成于柵極介電層252之上的柵極電極254。柵極介電層252包括一或多 種電絕緣性材料，例如但不限于:氧化硅、高-k介電材料、氧化鉿、及氧化鈦。柵極電極254包 括一或多種導(dǎo)電材料，例如但不限于:摻雜多晶硅、金屬元素、金屬氮化物、金屬硅化物、鈦、 鉭、及鎢。
[0051]要形成柵極堆250,可先沉積柵極介電層252于鰭片構(gòu)造206的頂面207及側(cè)壁222; 然后再沉積柵極電極254在柵極介電層252上。然后以習(xí)知的黃光微影工藝及蝕刻工藝圖案 化柵極介電層252與門極電極254,以形成柵極堆250。在某些實(shí)施例，硬屏蔽層被用來圖案 化柵極介電層252與門極電極254。
[0052] 此說明書所述的離子植入工藝(例如步驟104、110、112、及116)可選用適合的離子 植入系統(tǒng)，例如由中國臺(tái)灣新竹的先進(jìn)離子束科技公司所（Advanced Ion Beam Technologies Inc . of Hsinchu ci ty，Taiwan)提供的 i:Pul:sar?:，.iPulsarPlus:?，或 Advanced USJ Enabler system，。其他廠商所提供的適用離子植入系統(tǒng)亦可考慮用來實(shí)施 該些離子植入工藝。
[0053] 雖然在圖IA及1B，工藝100的步驟102至步驟124以特定的順序排列，但當(dāng)理解的是 該些步驟也可以不同的順序?qū)嵤?。例如，步驟112可在步驟110之前或之后實(shí)施;步驟104可 在步驟102之前或之后實(shí)施。同時(shí)要注意的是，在某些實(shí)施例，工藝100的某些步驟是可選擇 性的實(shí)施或不實(shí)施。例如，在某些實(shí)施例，步驟106及108可選擇性的實(shí)施或不實(shí)施。再例如， 在某些實(shí)施例，步驟112及步驟116至124可選擇性的實(shí)施或不實(shí)施。
[0054]再者，當(dāng)理解的是：工藝100可包含其他額外的步驟。例如，在實(shí)施植入步驟前（例 如步驟110、112或116)，工藝100包含沉積離散強(qiáng)化層在鰭式場效晶體管裝置的凹槽底壁 上。圖4A顯示離散強(qiáng)化層420沉積在凹槽204底壁211的一鰭式場效晶體管裝置200的剖面 圖。如圖所示，離散強(qiáng)化層420連續(xù)延伸在凹槽204相對(duì)的兩側(cè)壁222之間，且有效地蓋住每 個(gè)凹槽204的底壁210。再者，離散強(qiáng)化層420亦可沉積在鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222及頂蓋層 208的頂面224。離散強(qiáng)化層420的沉積可在植入第二劑離子之前(步驟110)，尤其在步驟102 之后且在步驟110之前。在某些有沉積離散強(qiáng)化層420的實(shí)施例，可以不沉積保護(hù)層220,所 以步驟106及108在該些實(shí)施例就可不用實(shí)施。
[0055]在某些實(shí)施例，原本在步驟110經(jīng)由底壁210植入基板202的部份第二劑離子，可經(jīng) 由離散強(qiáng)化層420植入基板202。請(qǐng)參照?qǐng)D4B，原本經(jīng)由底壁210植入基板202的部份第二劑 離子，可經(jīng)由離散強(qiáng)化層420植入基板202,以在鰭式場效晶體管裝置200形成第一摻雜區(qū)域 230。在該些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420用于增加經(jīng)由底壁210植入基板202的離子的橫向離散 量。如圖4B所示，增加的橫向離散量可增加第一摻雜區(qū)域230的重迭。如上所述，在植入第二 劑離子時(shí)，增加離子橫向離散量，有利使一部份第一摻雜區(qū)域230在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū) 域之下延伸。再者，在離子植入時(shí)，增加橫向離散量，亦可使第一摻雜區(qū)域230在鰭片構(gòu)造 206的信道區(qū)域之下部份重迭，并較為靠近鰭片構(gòu)造206的基部，而這可讓鰭式場效晶體管 裝置200具有想要的電氣特性。較重的離子(例如砷族離子)先天上橫向離散量就較小，所以 橫向離散強(qiáng)化層420對(duì)植入較重離子特別有用。藉此，含有較重離子的第二劑離子可被植入 形成重迭的第一摻雜區(qū)域230,而不需為了產(chǎn)生足夠的橫向離散量而過度地增加植入劑量 或植入能量，而這亦有利于降低成本及增加產(chǎn)能。
[0056]在某些實(shí)施例，橫向離散強(qiáng)化層420的材料密度較基板202高。在某些實(shí)施例，橫向 離散強(qiáng)化層420的平均莫耳質(zhì)量較基板202高。在某些實(shí)施例，橫向離散強(qiáng)化層420含有一或 多種元素，每種的原子量大于30、68、或75。在某些實(shí)施例，橫向離散強(qiáng)化層420含有鍺。這些 較重的元素會(huì)產(chǎn)生較大的離子散射。因此，經(jīng)由橫向離散強(qiáng)化層420植入離子會(huì)具有較大的 橫向咼散量。
[0057]離散強(qiáng)化層420具有一或多個(gè)層狀構(gòu)造。在某些實(shí)施例，一薄介電層沉積在離散強(qiáng) 化層420及基板202的底壁210之間，或沉積在離散強(qiáng)化層420及鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222之 間。在該些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420直接接觸薄介電層。在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420直接 接觸基板202的底壁210。在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420直接接觸基板202的底壁210或鰭片 構(gòu)造206的側(cè)壁222。離散強(qiáng)化層420的制造可經(jīng)由習(xí)知的化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，或 原子層沉積等工藝實(shí)施。
[0058]在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420的厚度足以產(chǎn)生足夠的橫向離散，其能使第一摻雜 區(qū)域230至少一部份延伸在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下。在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420的 厚度足以產(chǎn)生足夠的橫向離散，在步驟110其能使第一摻雜區(qū)域230至少部份在鰭片構(gòu)造 206之下重迭。然而，沉積太厚的離散強(qiáng)化層420(例如大于3nm或5nm)會(huì)過度地增加橫向距 離，其中橫向距離是植入離子需要從底壁210移動(dòng)到鰭片構(gòu)造206之下的距離。這是因?yàn)殡x 散強(qiáng)化層420會(huì)增加鰭片構(gòu)造206的有效寬度，但會(huì)減少每一凹槽204相對(duì)側(cè)壁222間的有效 距離。于是，在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層420的厚度為0.5-3. Onm。在某些實(shí)施例，離散強(qiáng)化層 420為共形層，在整個(gè)側(cè)壁222及底壁210的表面，離散強(qiáng)化層420實(shí)質(zhì)上具有均勻的厚度。 [0059]在某些實(shí)施例，于步驟116,原本經(jīng)由底壁210植入基板202的部份第三劑離子，亦 可經(jīng)由離散強(qiáng)化層420植入基板202。更者，在步驟114,在蝕刻基板202之前，可先移除覆蓋 凹槽204的底壁210的離散強(qiáng)化層420。剩下的離散強(qiáng)化層420覆蓋鰭片構(gòu)造206的側(cè)壁222及 頂蓋層208的頂面224;在步驟124，形成柵極堆250之前，剩下的離散強(qiáng)化層420可先移除。
[0060] 在某些實(shí)施例，在步驟112之后，步驟114之前，工藝100更可包含一退火步驟。此一 退火步驟是對(duì)鰭式場效晶體管裝置200進(jìn)行快速退火，以擴(kuò)散第一摻雜區(qū)域230的雜質(zhì)離 子，并使每對(duì)第一摻雜區(qū)域230在鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域之下至少部份重迭。藉此，在鰭片 構(gòu)造206的信道區(qū)域之下，可形成一連續(xù)的擊穿中止區(qū)域。此一退火步驟的時(shí)間必須非常 短，以免雜質(zhì)離子往上擴(kuò)散到鰭片構(gòu)造206的信道區(qū)域。在某些實(shí)施例，一快速退火，激光退 火，或脈沖激光退火工藝可用來實(shí)施此一退火步驟。在某些實(shí)施例，此一退火步驟的時(shí)間少 于1分鐘、45秒或30秒。
[0061] 本發(fā)明的某些實(shí)施例已配合所附附圖充分介紹于上。依本說明書所揭露的內(nèi)容， 該些實(shí)施例的修改或變化對(duì)習(xí)于此項(xiàng)技術(shù)者當(dāng)屬顯著而易于達(dá)成。是故，該些修改或變化 仍將包括于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0062] 符號(hào)說明：
[0063] 100 工藝
[0064] 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124 步驟
[0065] 200鰭式場效晶體管裝置
[0066] 202 基板
[0067] 204 凹槽
[0068] 206鰭片構(gòu)造
[0069] 207鰭片構(gòu)造的頂面 [0070] 208頂蓋層
[0071] 209 第一平面
[0072] 210凹槽的底壁
[0073] 211 第二平面
[0074] 212鰭片構(gòu)造寬度
[0075] 214鰭片構(gòu)造高度
[0076] 216基板的表面
[0077] 218中心軸
[0078] 220保護(hù)層
[0079] 222鰭式構(gòu)造的側(cè)壁
[0080] 224頂蓋層的頂面 [0081 ] 228第一劑離子
[0082] 230第一摻雜區(qū)域
[0083] 232鰭片構(gòu)造基部的中心點(diǎn)
[0084] 234第二劑離子
[0085] 236第二摻雜區(qū)域
[0086] 238鰭片構(gòu)造的延長部
[0087] 239延長部的高度
[0088] 240第三劑離子
[0089] 242第三摻雜區(qū)域
[0090] 244第四劑離子 [0091] 246絕緣層的頂面
[0092] 248絕緣層
[0093] 250柵極堆
[0094] 252柵極介電層
[0095] 254柵極電極
[0096I 300鰭式場效晶體管裝置
[0097] 304 凹槽
[0098] 306鰭片構(gòu)造
[0099] 310凹槽的底壁
[0100] 330摻雜區(qū)域
[0101] 350 區(qū)域
[0102] 420離散強(qiáng)化層
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種于鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法，其特征在于，包含： 蝕刻一基板以形成一對(duì)凹槽，該對(duì)凹槽定義一鰭片構(gòu)造，且其中一頂蓋層被設(shè)置于該 鰭片構(gòu)造的一頂面上； 植入一第一劑離子，使一部份該第一劑離子經(jīng)由每一該凹槽的一底壁植入該基板，以 在該基板形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域，其中每一該第一摻雜區(qū)域至少一部份延伸到該鰭片構(gòu)造 的一信道區(qū)域之下；以及 蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板，以增加每一該凹槽的深度，其中蝕刻位于每 一該凹槽的該底壁的該基板會(huì)移除一部份在每一該凹槽的下的每一該第一摻雜區(qū)域，其中 在該鰭片構(gòu)造之下，剩下來的該對(duì)第一摻雜區(qū)域至少定義出部份該擊穿中止區(qū)域。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在蝕刻在位于每一該凹槽的該底壁的該基板 之前，不對(duì)該對(duì)第一摻雜區(qū)域進(jìn)行一退火工藝。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該對(duì)第一摻雜區(qū)域的植入離子濃度至少為 lE18/cm3。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該鰭片構(gòu)造的一基部的一中心點(diǎn)與該對(duì)第一 摻雜區(qū)域的距離小于該鰭片構(gòu)造的一臨界尺寸。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該對(duì)第一摻雜區(qū)域的一最近距離小于該鰭片 構(gòu)造的一臨界尺寸的一半。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下，該對(duì)第一 摻雜區(qū)域至少部份重迭。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該鰭片構(gòu)造幾乎垂直于該基板的一表面，且 其中該第一劑離子的一部分是以相對(duì)于垂直該基板的該表面的一軸的平均植入角度0-10 度而經(jīng)由每一該凹槽的該底壁被植入。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，植入該對(duì)第一摻雜區(qū)域的該第一劑離子的濃 度大于植入該鰭片構(gòu)造的該第一劑離子的濃度。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含： 在植入該第一劑離子之前，植入一第二劑離子，使一部份該第二劑離子植入該鰭片構(gòu) 造的該信道區(qū)域，其中該第二劑離子的量少于該第一劑離子的量。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該第一劑離子及該第二劑離子具有相同的 導(dǎo)電型態(tài)。11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含： 在植入該第一劑離子之前： 沉積一保護(hù)層在該鰭片構(gòu)造的相對(duì)側(cè)壁及每一該凹槽的該底壁； 蝕刻該保護(hù)層，以露出每一該凹槽的該底壁，其中在蝕刻該保護(hù)層之后，該保護(hù)層仍然 保留在該鰭片構(gòu)造的該相對(duì)側(cè)壁上。12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，更包含： 在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板之后，移除該保護(hù)層。13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含： 在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板之前，植入一第三劑離子，使一部份該第三 劑離子，經(jīng)由每一該凹槽的該底壁及該對(duì)第一摻雜區(qū)域，植入該基板，以形一對(duì)第二摻雜區(qū) 域，其中： 一部份該對(duì)第二摻雜區(qū)域是在該對(duì)第一摻雜區(qū)域之下形成； 每一該第二摻雜區(qū)域至少一部份在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下延伸；以及 蝕刻位于每一該凹槽的底壁的該基板，以移除一部份在每一該凹槽之下的該第二摻雜 區(qū)域。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該對(duì)第二摻雜區(qū)域的植入離子濃度至少為 lE18/cm3。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該第一劑離子及該第三劑離子具有相同的 導(dǎo)電型態(tài)。16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含： 在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板之后，植入一第四劑離子，使一部份該第四 劑離子經(jīng)由每一該凹槽的該底壁植入該基板，以形成一對(duì)第三摻雜區(qū)域，其中該對(duì)第三摻 雜區(qū)域在該基板定義一井區(qū)。17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，更包含： 在植入該第一劑離子之前，在每一該凹槽的該底壁上沉積一離散強(qiáng)化層，其中一部份 該第一劑離子經(jīng)由該離散強(qiáng)化層植入該基板，且其中該離散強(qiáng)化層增加植入該基板的該部 份第一劑離子的橫向離散。18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該離散強(qiáng)化層的厚度為0.5-3. Onm。19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該離散強(qiáng)化層的平均莫耳質(zhì)量大于該基板 的平均莫耳質(zhì)量。20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該離散強(qiáng)化層包含鍺。21. -種于鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法，其特征在于，包含： 蝕刻一基板，以形成一對(duì)凹槽，其中該對(duì)凹槽定義一鰭片構(gòu)造，且其中一頂蓋層被設(shè)置 于該鰭片構(gòu)造的一頂面； 植入一第一劑離子，使一部份該第一劑離子經(jīng)由每一該凹槽的一底壁植入該基板，以 在該基板形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域，其中每一該第一摻雜區(qū)域至少一部份延伸到該鰭片構(gòu)造 的一信道區(qū)域之下； 植入一第二劑離子，使一部份該第二劑離子經(jīng)由每一該凹槽的該底壁及該對(duì)第一摻雜 區(qū)域植入該基板，以形成一對(duì)第二摻雜區(qū)域，其中該對(duì)第二摻雜區(qū)域至少一部份在該對(duì)第 一摻雜區(qū)域之下； 蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板，以增加每一該凹槽的深度，其中蝕刻位于每 一該凹槽的該底壁的該基板會(huì)移除一部份在每一該凹槽之下的每一該第一摻雜區(qū)域，及移 除一部份在每一該凹槽之下的每一該第二摻雜區(qū)，其中在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下， 剩下來的該對(duì)第一摻雜區(qū)域及剩下來的該對(duì)第二摻雜區(qū)至少定義出部份該摻雜區(qū)；以及 在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板之后，植入一第三劑離子，使一部份該第三 劑離子經(jīng)由每一該凹槽的該底壁植入該基板，以形成一對(duì)第三摻雜區(qū)域，其中該對(duì)第三摻 雜區(qū)域至少一部份在該第二摻雜區(qū)域之下，且其中該對(duì)第三摻雜區(qū)域在該基板定義一井 區(qū)。22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該對(duì)第一摻雜區(qū)域、該對(duì)第二摻雜區(qū)域、及 該對(duì)第三摻雜區(qū)域的植入離子濃度至少為lE18/cm3。23. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下，該對(duì)第 一摻雜區(qū)域至少部份重迭。24. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，更包含： 在植入該第二劑離子之后及蝕刻該基板之前，對(duì)該鰭片場效晶體管裝置進(jìn)行退火，使 該對(duì)第一摻雜區(qū)域在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下至少部份互相重迭。25. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，更包含： 在植入該第三劑離子之后，對(duì)該鰭片場效晶體管裝置進(jìn)行退火，以電氣活化在該對(duì)第 一摻雜區(qū)域、該對(duì)第二摻雜區(qū)域、及該對(duì)第三摻雜區(qū)域的植入離子。26. -種在鰭式場效晶體管中形成擊穿中止區(qū)域的方法，其特征在于，包含： 蝕刻一基板，以形成一對(duì)凹槽，其中該對(duì)凹槽定義一鰭片構(gòu)造，其中一頂蓋層被設(shè)置于 該鰭片構(gòu)造的一頂面； 植入一第一劑離子，使一部份該第一劑離子經(jīng)由每一該凹槽的一底壁植入該基板，以 在該基板形成一對(duì)第一摻雜區(qū)域，其中每一該第一摻雜區(qū)域至少一部份延伸到該鰭片構(gòu)造 的一信道區(qū)域之下； 蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板，以增加每一該凹槽的深度，其中蝕刻位于每 一該凹槽的該底壁的該基板會(huì)移除一部份在每一該凹槽之下的每一該第一摻雜區(qū)域； 在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁之下的該基板之后，對(duì)該鰭片場效晶體管進(jìn)行退火， 以電氣活化在該對(duì)第一摻雜區(qū)域的植入離子； 形成一絕緣層于每一該凹槽中； 移除該頂蓋層;及 在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域上形成一柵極堆，其中該柵極堆包括:一柵極介電層、及位 于該柵極介電層上的一柵極電極。27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在蝕刻位于每一該凹槽的該底壁的該基板 之前，不對(duì)該對(duì)第一摻雜區(qū)域進(jìn)行一退火工藝。28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，該對(duì)第一摻雜區(qū)域的植入離子濃度至少為 lE18/cm3。29. 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在該鰭片構(gòu)造的該信道區(qū)域之下，該對(duì)第 一摻雜區(qū)域至少部份重迭。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK106057673SQ201610194708
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日 公開號(hào)201610194708.4, CN 106057673 A, CN 106057673A, CN 201610194708, CN-A-106057673, CN106057673 A, CN106057673A, CN201610194708, CN201610194708.4
【發(fā)明人】鄧念濠, 萬志民, 李靜宜, 林哲平
【申請(qǐng)人】漢辰科技股份有限公司