本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及N型鰭式場效應晶體管的形成方法。

背景技術：

隨著半導體產業(yè)向更低的技術節(jié)點的發(fā)展，漸漸開始從平面CMOS晶體管向三維鰭式場效應晶體管(FinFET)過渡。FinFET中，柵極結構至少可以從兩側對溝道進行控制，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。而且相對其它器件具有更好的與現有的集成電路生產技術的兼容性。

然而，采用現有技術的方法形成的N型鰭式場效應晶體管的性能不佳。

技術實現要素：

本發(fā)明解決的問題是采用現有技術的方法形成的N型鰭式場效應晶體管的性能不佳。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種N型鰭式場效應晶體管的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底具有鰭部；

形成橫跨所述鰭部的柵極結構，所述鰭部包括被所述柵極結構覆蓋的第一側壁和與所述第一側壁相對的第二側壁；

對所述柵極結構兩側的鰭部的第一側壁進行第一離子注入；

對所述第一離子注入后的鰭部進行第一退火處理；

所述第一退火處理后，對所述柵極結構兩側的鰭部的第二側壁進行第二離子注入；

對所述第二離子注入后的鰭部進行第二退火處理；

所述第二退火處理后，在所述柵極結構兩側的鰭部表面分別形成源極和 漏極。

可選的，所述第一離子注入和所述第二離子注入的方向分別與垂直于所述半導體襯底的法線具有夾角，所述夾角為大于0度且小于等于30度。

可選的，所述第一離子注入和所述第二離子注入為LDD離子注入。

可選的，所述第一離子注入類型為砷離子或磷離子，所述第二離子注入類型為砷離子或磷離子。

可選的，所述第一離子注入或第二離子注入的類型為砷離子時，注入能量為大于等于200eV且小于等于5keV。

可選的，所述第一離子注入或第二離子注入的類型為磷離子時，注入能量為大于等于100eV且小于等于5keV。

可選的，所述第一離子注入和所述第二離子注入的注入劑量和為大于等于1E13atom/cm²且小于等于2E15atom/cm²。

可選的，所述第二退火處理后，去除所述柵極結構兩側的鰭部頂部。

可選的，所述鰭部頂部大于等于所述鰭部的六分之一且小于等于所述鰭部的三分之一。

可選的，所述柵極結構形成后，所述第一離子注入步驟前，在所述鰭部的頂部和側壁形成第一側墻材料層；

所述第二退火處理步驟后，去除所述柵極結構兩側的鰭部頂部的步驟之前，在所述第一側墻材料層上形成第二側墻材料層；

對所述第一側墻材料層和所述第二側墻材料層回刻，在所述鰭部周圍形成鰭部側墻；

去除所述鰭部側墻的頂部。

可選的，剩余鰭部的高度大于剩余鰭部側墻的高度。

可選的，去除所述柵極結構兩側的鰭部頂部，在剩余的鰭部上分別形成第一半導體材料層和位于第一半導體材料層之上的第二半導體材料層，所述第二半導體材料層摻雜有勢壘降低離子。

可選的，所述第一半導體材料層為碳化硅層或硅層，所述第二半導體材料層為硅帽層。

可選的，所述勢壘降低離子包括硫離子、硒離子、砷離子、銻離子和鍺離子中的至少一種。

與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：

第一離子注入后，鰭部靠近第一側壁一側的晶格結構受損，鰭部靠近第二側壁一側的晶格結構沒有受損，仍然為單晶硅。第一退火處理后，第二側壁一側的單晶硅會恢復生長至第一側壁處。這樣，鰭部中大部分的晶格缺陷會被修復。當對柵極結構兩側的鰭部中的第一側壁進行第一離子注入后，第一離子退火處理的過程中，由于第一側壁與第二側壁之間的距離非常近，所以第一離子注入的大部分注入離子會擴散至第二側壁處，并被激活，形成第一LDD離子注入區(qū)。但是，形成的第一LDD離子注入區(qū)不夠均勻。

第二離子注入后，鰭部靠近第二側壁一側的晶格結構受損，鰭部靠近第一側壁一側的晶格結構沒有受損，仍然為單晶硅。第二退火處理的過程中，第一側壁一側的單晶硅會恢復生長至第二側壁處。這樣，鰭部中大部分的晶格缺陷會被再次修復。因此，相對于現有技術，整個鰭部的受損程度明顯減小。另外，當對柵極結構兩側的鰭部中的第二側壁進行第二離子注入時，由于第一側壁與第二側壁之間的距離非常近，所以第二離子注入的注入離子會在第二退火處理的過程中擴散至第一側壁處，并被激活，形成第二離子注入區(qū)。正因為有第一離子注入和第二離子注入，后續(xù)形成的鰭式場效應晶體管的重疊電容會增加，最終形成的LDD離子注入區(qū)會均勻。

附圖說明

圖1是現有技術中的半導體襯底及在其上形成有柵極結構的立體結構示意圖；

圖2是沿圖1中AA方向的剖面結構示意圖；

圖3是本發(fā)明中的半導體襯底及在其上形成有柵極結構和第一側墻材料層的立體結構示意圖；

圖4是沿圖3中BB方向的剖面結構示意圖；

圖5至圖10是繼圖4的步驟之后形成的本發(fā)明具體實施例的N型鰭式場效應晶體管的剖面流程結構示意圖。

具體實施方式

參考圖1和圖2，現有技術中的N型鰭式場效應晶體管的形成方法如下：

首先，參考圖1和圖2，提供半導體襯底10，所述半導體襯底10具有鰭部11。具體如下：

所述半導體襯底10包括具有至少兩個分立的凸起結構的硅襯底101和位于凸起結構之間的絕緣層102，絕緣層102低于所述凸起結構。高于絕緣層102的凸起結構為鰭部11。

接著，形成橫跨鰭部11的柵極結構12。其中柵極結構12包括柵氧層121和位于柵氧層121之上的柵極層122。

接著，繼續(xù)參考圖2，對柵極結構12兩側的鰭部11進行LDD離子注入形成LDD離子注入區(qū)。具體過程如下：

所述鰭部11包括被柵極結構12覆蓋的第一側壁111和第二側壁112，所述第一側壁111與第二側壁112相對。先對第一側壁111進行LDD離子注入，緊接著對第二側壁112進行LDD離子注入。其中，LDD離子注入的注入離子為磷離子。

接著，在柵極結構兩側的鰭部表面原位摻雜生長有源漏離子的碳化硅層，形成了N型鰭式場效應晶體管的源極和漏極。其中，源漏離子為磷離子。之后，在碳化硅層的表面外延生長硅帽(Si Cap)層。然后，在硅帽層上形成金屬層，對金屬層進行退火，金屬層與硅帽層熔合形成金屬硅化物層。

經過發(fā)現和分析，采用現有技術的方法形成的N型鰭式場效應晶體管的性能不佳的原因如下：

結合參考圖2，對于N型鰭式場效應晶體管來說，LDD離子注入的注入離子為磷離子，磷離子的原子量較大。對柵極結構12兩側的鰭部進行LDD離子注入時，先對第一側壁111進行LDD離子注入，緊接著對第二側壁112 進行LDD離子注入。這樣，鰭部11經過兩次磷離子注入，會產生嚴重的晶格損傷，尤其在鰭部頂部會更加嚴重。而且，后續(xù)的退火操作也很難將整個鰭部的晶格損傷進行修復。原因如下：對于平面晶體管來說，LDD離子注入會對襯底表面造成損傷，后續(xù)的退火工藝能夠進行及時修復。因為，該襯底內部具有大量的單晶硅，可以在退火的過程中橫向擴散生長至受損的襯底處。然而，對于鰭式場效應晶體管來說，鰭部11的特征尺寸太小。鰭部11在LDD離子注入的過程中受損后，即使進行相應的退火處理，硅襯底101中的單晶硅沿凸起結構的底部至鰭部的頂部的縱向方向修復生長非常困難，因此，硅襯底101中的單晶硅很難修復生長至鰭部11中，甚至是鰭部11的頂部。這樣，在鰭部11的頂部及以下形成位錯缺陷(Twin defect)，該位錯缺陷沿著鰭部11底部至頂部逐漸加重，影響后續(xù)形成的N型的鰭式場效應晶體管的性能。

為使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

首先，參考圖3和圖4，提供半導體襯底20，所述半導體襯底20具有鰭部21。

本實施例中，所述半導體襯底20包括具有至少兩個分立的凸起結構的硅襯底201和位于凸起結構之間的絕緣層202，絕緣層202低于所述凸起結構。高于絕緣層202的凸起結構為鰭部21。其中，絕緣層202的材料為氧化硅。

其他實施例中，所述半導體襯底還可以為絕緣體上硅襯底，所述絕緣體上硅襯底包括底部硅層、位于底部硅層上的絕緣層、位于絕緣層上的頂部硅層?？涛g頂部硅層形成鰭部。

具體為本領域技術人員熟知技術，在此不再贅述。

接著，繼續(xù)參考圖3和圖4，形成橫跨所述鰭部21的柵極結構22。

本實施例中，所述柵極結構22包括柵介質層221和位于所述柵介質層221上的柵極層222。柵介質層221的材料為氧化硅時，柵極層222的材料為多晶硅。柵介質層221的材料為高k柵介質層時，柵極層222的材料為金屬。其中，高k柵介質層的材料為HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO和HfZrO。

柵極結構22的具體形成方法為本領域技術人員的熟知技術。

形成柵極結構22后，鰭部21包括被所述柵極結構22覆蓋的第一側壁211、第二側壁212和頂面。其中，第一側壁211和第二側壁212相對。而且，第一側壁211與第二側壁212之間的距離很小，為鰭部21的特征尺寸，即鰭部21的寬度尺寸。本實施例中，第一側壁211頂部與第二側壁212頂部之間的距離為小于等于10nm，第一側壁211底部與第二側壁212底部之間的距離為小于等于20nm。也就是說，鰭部21的頂部寬度為小于等于10nm，鰭部21的底部寬度為小于等于20nm。

接著，繼續(xù)參考圖3和圖4，在半導體襯底20、鰭部21的頂部和側壁、柵極結構22的頂部和側壁形成第一側墻材料層23’。所述第一側墻材料層23’包括位于底部的氧化硅層(圖未示)和位于氧化硅層之上的氮化硅層(圖未示)。

第一側墻材料層23’定義后續(xù)的LDD離子注入的位置。

接著，參考圖4，對柵極結構22兩側的鰭部21的第一側壁211進行第一離子注入。

本實施例中，第一離子注入為LDD離子注入。第一離子注入的注入離子為磷離子或砷離子。

第一離子注入后，進行第一退火處理，形成第一LDD離子注入區(qū)(圖未示)。

本實施例中，所述第一退火處理為尖峰退火處理(Spike Anneal)。第一退火處理的溫度為大于等于850℃且小于等于1150℃，第一退火處理的時間為大于等于0.5s且小于等于2s。

第一離子注入后，鰭部21靠近第一側壁211一側的晶格結構受損，但是，鰭部21靠近第二側壁212一側的晶格結構沒有受損，仍然為單晶硅。第一退火處理后，第二側壁212一側的單晶硅會恢復生長至第一側壁處。這樣，鰭部中大部分的晶格缺陷會被修復。

本實施例中，當對柵極結構22兩側的鰭部21中的第一側壁211進行第一離子注入后，第一離子退火處理的過程中，由于第一側壁211與第二側壁212之間的距離非常近，所以第一離子注入的大部分注入離子會擴散至第二側壁212 處，并被激活，形成第一LDD離子注入區(qū)。但是，形成的第一LDD離子注入區(qū)不夠均勻。

接著，參考圖5，對柵極結構22兩側的鰭部21的第二側壁212進行第二離子注入，形成第二LDD離子注入區(qū)。

本實施例中，第二離子注入也為LDD離子注入。第二離子注入的注入離子為磷離子或砷離子。

第二離子注入后，進行第二退火處理，形成第二LDD離子注入區(qū)。第二LDD離子注入區(qū)之后形成的LDD離子注入區(qū)為最終的LDD離子注入區(qū)。

本實施例中，所述第二退火處理也為尖峰退火處理(Spike Anneal)。第二退火處理的條件與第一退火處理的條件相同。

第二離子注入后，鰭部21靠近第二側壁212一側的晶格結構受損，但是，鰭部21靠近第一側壁211一側的晶格結構沒有受損，仍然為單晶硅。第二退火處理的過程中，第一側壁211一側的單晶硅會恢復生長至第二側壁212處。這樣，鰭部中大部分的晶格缺陷會被再次修復。因此，相對于現有技術，整個鰭部的受損程度明顯減小。

另外，當對柵極結構22兩側的鰭部21中的第二側壁212進行第二離子注入時，由于第一側壁211與第二側壁212之間的距離非常近，所以第二離子注入的注入離子會在第二退火處理的過程中擴散至第一側壁211處，并被激活，形成第二LDD離子注入區(qū)。本實施例中，正因為有第一離子注入和第二離子注入，后續(xù)形成的鰭式場效應晶體管的重疊電容會增加，最終形成的LDD離子注入區(qū)會均勻。

進一步的，本實施例中，所述第一離子注入和第二離子注入的方向分別與垂直于所述半導體襯底的法線具有夾角φ，夾角φ為大于0度且小于等于30度。夾角φ的角度如果太大，與鰭部21相鄰的其他鰭部會阻擋對鰭部21進行第一離子注入和第二離子注入，從而影響第一離子注入和第二離子注入效果。夾角φ如果等于0度，第一離子注入和第二離子注入的過程中，鰭部21頂部受損傷的程度會大幅度增加。

本實施例中，當第一注入離子的類型為砷離子時，第一離子注入的注入 能量為大于等于200eV且小于等于5keV。當第一注入離子的類型為磷離子時，第一離子注入的注入能量為大于等于100eV且小于等于5keV。第一離子注入的注入能量如果太大，鰭部21容易被打穿，整個鰭部都為非晶硅，第一退火處理的過程中，仍然是硅襯底中的單晶硅沿凸起結構的底部向鰭部頂部的方向生長，很難將鰭部21進行修復，仍然會出現現有技術遇到的問題。第一離子注入的注入能量太小，無法形成第一LDD離子注入區(qū)，進行影響最終的LDD離子注入區(qū)的形成。

當第二注入離子的類型為砷離子時，第二離子注入的注入能量為大于等于200eV且小于等于5keV。當第二注入離子的類型為磷離子時，第二離子注入的注入能量為大于等于100eV且小于等于5keV。第二離子注入的注入能量如果太大，鰭部21容易被打穿，整個鰭部都為單晶硅，第二退火處理的過程中，仍然是硅襯底中的單晶硅沿凸起結構的底部向鰭部頂部的方向生長，很難將鰭部21進行修復，仍然會出現現有技術遇到的問題。第二離子注入的注入能量太小，無法形成第二LDD離子注入區(qū)，最終形成的LDD離子注入區(qū)為第一LDD離子注入區(qū)，則最終形成的LDD離子注入區(qū)不均勻。

需要說明的是，本實施例中，第一離子注入的注入劑量與第二離子注入的注入劑量和為大于等于1E13atom/cm²且小于等于2E15atom/cm²。也就是說，第一離子注入的注入劑量可以等于第二離子注入的注入劑量，第一離子注入的注入劑量也可以小于第二離子注入的注入劑量，第一離子注入的注入劑量也可以大于第二離子注入的注入劑量。第一離子注入的注入劑量與第二離子注入的注入劑量和太大或太小都不能很好的實現LDD離子注入區(qū)的功能。

需要繼續(xù)說明的是，本實施例中，第一離子注入的注入劑量與第二離子注入的注入劑量之和略小于現有技術中的形成LDD離子注入區(qū)的注入劑量的20％。原因如下：本發(fā)明中，正因為有第一離子注入和第二離子注入兩步離子注入步驟，后續(xù)形成的鰭式場效應晶體管的重疊電容會增加，從而可以使得最終形成的LDD離子注入區(qū)的離子的擴散更加均勻。第一離子注入的注入劑量與第二離子注入的注入劑量之和小于現有技術中的形成LDD離子注入區(qū)的注入劑量的20％，不僅能實現現有技術的LDD離子注入區(qū)的性能，而且，比現有技術的LDD離子注入區(qū)更加均勻。

更進一步的，本實施例中，之所以設計第一離子注入和第二離子注入的注入角度、第一離子注入的注入能量、第二離子注入的注入能量、第一離子注入和第二離子注入的注入劑量和、第一退火處理和第二退火處理的具體條件。是因為：只有上述這些優(yōu)化條件同時滿足，才可以將最終形成的LDD離子注入區(qū)最佳均勻化，同時還可以將鰭部受損程度最小化。

當然，其他實施例中，不采用上述優(yōu)化條件也屬于本發(fā)明的保護范圍。

接著，參考圖6，形成最終的LDD離子注入區(qū)后，在第一側墻材料層23’上形成第二側墻材料層。所述第二側墻材料層的材料為氮化硅。

接著，對第一側墻材料層23’和第二側墻材料層進行回刻，在柵極結構22周圍形成柵極側墻，在鰭部21周圍形成鰭部側墻。

其中鰭部側墻包括氧化硅側墻23a和位于氧化硅側墻23a上的氮化硅側墻24a。氮化硅側墻24a是由第一側墻材料層23’中的氮化硅層和第二側墻材料層氮化硅層組成。

其中，氧化硅側墻23a是氮化硅側墻24a的應力緩沖層。如果沒有氧化硅側墻23a的存在，氮化硅側墻24a會對鰭部21產生較大應力，再加上鰭部21的尺寸較小，該較大應力會使鰭部21中的硅產生位錯，從而嚴重影響后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。

本實施例中，柵極側墻用于定義后續(xù)形成的源極和漏極的位置。

本實施例中，后續(xù)工藝中形成的鰭式場效應晶體管的類型為N型，鰭部上會形成碳化硅層，而碳化硅層的生長速度緩慢。如果直接在鰭部頂部生長碳化硅層，一方面鰭部頂部的尺寸最小，另一方面，鰭部頂部周圍會有與鰭部高度尺寸相等的鰭部側墻。在鰭部頂部生長的碳化硅層的速度會異常緩慢，嚴重影響工藝效率。另外，有限的時間內，在鰭部頂部生長的碳化硅層的體積小，無法施加較佳應力。所以會有下面去除部分鰭部側墻高度和去除部分鰭部高度的工藝步驟，參考圖7和圖8，具體如下：

本實施例中，形成鰭部側墻后，

先將鰭部側墻中的氮化硅側墻24a自上而下去除部分高度，剩余的氮化 硅側墻24的高度為H1。

其中，去除方法為干法刻蝕?？涛g氣體薄CHF₃，稀釋氣體包括氬氣。具體工藝條件為：CHF₃的流量為1sccm～200sccm；氬氣的流量為10sccm～500sccm；處理壓力為：10～200mTorr，處理頻率為0.1Hz～1000Hz；源功率為50W～500W；偏置功率為：0W～200W；占空比為10％～90％。

形成高度為H1的氮化硅側墻24后，鰭部側墻中的氧化硅側墻23a暴露出來，將鰭部側墻中的氧化硅側墻23a自上而下去除部分高度至剩余的氮化硅側墻24處，形成剩余的氧化硅側墻23。剩余的氧化硅側墻23的高度也為H1。

本實施例中，去除部分高度的氧化硅側墻23a的方法為干法刻蝕。刻蝕氣體包括C₄F₈，稀釋氣體包括氬氣。具體工藝條件為：C₄F₈的流量為5sccm～200sccm；氬氣的流量為10sccm～500sccm；處理壓力為：10～200mTorr，處理頻率為0.1Hz～1000Hz；源功率為50W～500W；偏置功率為：0W～200W；占空比為10％～90％。

采用上述條件將鰭部側墻的部分高度自上而下降低至H1后，被該鰭部側墻包圍的鰭部21會露出。而且，露出的鰭部21的頂面呈向下凹陷，且凹陷面為只有一個弧度的規(guī)則弧面。因此，露出鰭部21的頂面均勻光滑。例如，露出的鰭部頂部為一個規(guī)則的碗狀凹坑，該碗狀凹坑的內側壁均勻光滑。上述工藝條件需要精確控制，任何一項不符合要求，都不能實現后續(xù)工藝中使露出的鰭部21的頂面呈規(guī)則的、光滑均勻的下凹弧面。

之后，將露出的鰭部21的頂部進行干法刻蝕去除，剩余的鰭部21的高度為H2。其中，去除氮化硅側墻前鰭部原始高度為H。

本實施例中，剩余的鰭部21的頂部也為呈向下凹陷，且凹陷面為只有一個弧度的規(guī)則弧面，且弧面均勻光滑。之所以需要在剩余的鰭部21的頂部形成上述規(guī)則弧面，原因如下：

后續(xù)工藝中，在剩余鰭部21的均勻光滑的頂面上形成第一半導體材料層的形狀規(guī)則，能夠更好的對后續(xù)形成N型鰭式場效應晶體管施加拉應力，從而提高后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的載流子的遷移率，進一步提高后 續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。

另外，在剩余鰭部21的有規(guī)則、光滑均勻的頂面上形成的第一半導體材料層的形狀規(guī)則，不會發(fā)生相鄰的鰭部上的第一半導體材料層相連生長的現象，從而可以避免后續(xù)形成的源極金屬插塞之間或者漏極金屬插塞之間的短路連接的現象出現。

更進一步的，剩余鰭部的高度H2為大于等于2/3H且小于等于5/6H。也就是說，鰭部頂部的被去除高度為大于等于1/6H且小于等于1/3H。鰭部21如果被去除的太多，影響溝道的大小，從而會影響后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。鰭部21如果被去除的太少，后續(xù)的第一半導體材料層生長速度太緩慢，工藝效率太低。

需要說明的是，本實施例中，鰭部側墻的高度低于剩余鰭部的高度，可以使剩余的鰭部的頂部完全露出，從而容易提高在剩余鰭部21上生長第一半導體材料層的速度，進而還可以加大第一半導體材料層的體積，從而對溝道施加較好的應力作用，以提高后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。

更進一步的，本實施例中，所述剩余鰭部側墻H1為大于等于1/3H且小于2/3H。之所以將鰭部側墻的高度降低至預設高度H1，原因如下：如果將鰭部側墻的高度降低的高度太大，則后續(xù)在剩余鰭部21上形成的第一半導體材料層的體積會過大，容易造成相鄰的鰭部21上生長形成的第一半導體材料層相互連接的現象。如果將鰭部側墻的高度降低的高度過小，則在相鄰的剩余鰭部21上生長形成的第一半導體材料層的速度會很慢，從而影響后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。因此，所述剩余鰭部側墻H1為大于等于1/3H且小于2/3H，則在該位置處生長形成的第一半導體材料層能夠對溝道施加最佳效果的拉應力，而且生長的時間最短。

其他實施例中，剩余鰭部側墻的高度等于剩余鰭部的高度，也屬于本發(fā)明的保護范圍。

接著，參考圖9，在剩余鰭部21表面形成摻雜有源漏離子的第一半導體材料層25。

本實施例中，第一半導體材料層25的材料為碳化硅或硅。摻雜在第一半 導體材料層25的源漏離子為磷離子。

本實施例中，形成摻雜有源漏離子的第一半導體材料層25的方法為：原位摻雜生長。之所以采用原位摻雜生長的方法形成摻雜有源漏離子的第一半導體材料層25，是因為，該生長工藝相對于離子注入工藝容易控制，能夠實現梯度摻雜。

具體形成工藝為本領域技術人員的熟知技術，在此不再贅述。

其他實施例中，也可以在露出的鰭部上外延生長第一半導體材料層。之后，對第一半導體材料層進行源漏離子注入和源漏離子注入后的退火。也屬于本發(fā)明的保護范圍。

形成第一半導體材料層25后，第一半導體材料層25對后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管產生拉應力，以提高后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。

接著，參考圖10，在所述第一半導體材料層25上形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層26。

本實施例中，第二半導體材料層26的材料為硅。則勢壘降低離子包括硫離子、硒離子、砷離子、銻離子和鍺離子中的至少一種。其他實施例中，第二半導體材料層的材料為碳化硅，也屬于本發(fā)明的保護范圍。

本實施例中，形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層26的方法為：原位摻雜生長。在外延生長硅材料的過程中原位摻入含硫離子、硒離子、砷離子、銻離子和鍺離子中的至少一種摻雜氣體。

之所以采用原位摻雜生長的方法形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層26。是因為原位摻雜生長工藝相對于離子注入工藝容易控制，可以實現梯度摻雜。另一方面可以防止向第二半導體材料層注入勢壘降低離子過程中的對第二半導體材料層晶格造成損傷。

本實施例中，采用原位摻雜生長的方法形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層26的同時，還在第二半導體材料層26中摻雜有磷離子。而且，磷離子的摻雜劑量大于勢壘降低離子的摻雜劑量。原因如下：磷離子的摻入 可以使磷離子處于第二半導體材料層26晶格中的非替代位上，形成金屬硅化物層的退火處理過程中，磷離子被激活，占據第二半導體材料層的晶格。因為，第二半導體材料層26的接觸電阻與摻入磷離子的劑量(N_D，n-type doping concentration)成反比，所以在第二半導體材料層26中摻雜有磷離子，并且增大磷離子的摻雜劑量可以降低第二半導體材料層26的接觸電阻。

其他實施例中，采用原位摻雜生長的方法形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層的同時，不在第二半導體材料層中摻雜有磷離子，也屬于本發(fā)明的保護范圍。因為，后續(xù)的形成金屬硅化物層的退火工藝中，第一半導體材料層中的磷離子會擴散至第二半導體材料層。

其他實施例中，也可以在露出的鰭部上外延生長第二半導體材料層。之后，對第二半導體材料層進行勢壘降低離子注入。

接著，在第二半導體材料層26上形成金屬層(圖未示)。

本實施例中，金屬層的材料為鎳金屬。鎳金屬層的方法為化學氣相沉積法或者為物理濺射法。本實施例中，之所以選擇鎳金屬，是因為：后續(xù)退火工藝中形成的鎳硅化物顆粒比較小，低電阻相被完全成核并且長大。另外，正因為鎳硅化物顆粒比較小，它的電接觸也比較容易形成。

其他實施例中，金屬層還可以為鈷金屬、鉬金屬、鉑金屬、鉭金屬、鈦金屬或鎢金屬等難熔金屬，也屬于本發(fā)明的保護范圍。

接著，對金屬層進行相應的金書硅化物退火處理，形成金屬硅化物層(圖未示)。

本實施例中，所述金屬硅化物層為鈷硅化物(NiSi₂)。退火處理為快速熱退火(RTA)處理。具體溫度范圍為大于等于150℃且小于等于900℃。

形成金屬硅化物層的過程如下：金屬層與第二半導體材料層在一起發(fā)生反應，具體為金屬層與第二半導體材料層熔合形成硅化物，也就是說，形成金屬硅化物層，以減小后續(xù)在源極和漏極上形成的金屬插塞與源極和漏極之間的接觸電阻。

本實施例中，第二半導體材料層26的厚度大于金屬硅化物層的厚度。正 因為，第二半導體材料層26內摻雜有磷離子，才使第二半導體材料層26的阻值減小。后續(xù)工藝形成的源極插塞和漏極插塞與對應的源極和漏極之間的接觸電阻值也不會受到影響。本實施例中，形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導體材料層26的原因如下：

在形成金屬硅化物層的退火處理的過程中，摻入第二半導體材料層26的勢壘降低離子會發(fā)生在金屬硅化物層的固溶度值小，在第二半導體材料層26的固溶度值大的現象。因此，形成金屬硅化物層的過程中，大量的勢壘降低離子會在金屬硅化物層的底部邊界析出。也就是說，會在金屬硅化物層與第二半導體材料層26的界面析出，并且在接觸電阻減小層與第二半導體材料層26的界面形成電偶極子(dipole)層，該電偶極子層會產生一個和電子運動方向相同的電場，從而降低了第二半導體材料層26內的載流子向金屬躍遷的勢壘寬度和高度至載流子可以直接向金屬躍進，也就是說，降低了肖特基勢壘寬度和肖特基勢壘高度(Schottky Barrier Height，φBn)，進而進一步降低了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的源極和漏極上的寄生電阻ρc，提高了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。

需要說明的是：

(1)摻入第二半導體材料層的勢壘降低離子為硫離子、硒離子、砷離子和銻離子中的至少一種時，勢壘降低離子的劑量為大于等于1E13atom/cm²且小于等于1E15atom/cm²。其中，當勢壘降低離子為一種以上的離子種類時，則勢壘降低離子的劑量為一種以上離子的總劑量。勢壘降低離子的劑量如果太大，容易在第二半導體材料層26內引入過多的晶格缺陷，從而影響后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。勢壘降低離子的劑量如果太小，降低了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的源極和漏極上的寄生電阻的效果不是最佳。

(2)如果勢壘降低離子為鍺離子，則摻入鍺離子的第二半導體材料層26在后續(xù)的退火工藝不容易形成金屬硅化物層。因此，摻入至第二半導體材料層26的鍺離子的劑量要小。本實施例為大于等于1E13atom/cm²且小于等于1E14atom/cm²。如果摻入第二半導體材料層26的鍺離子的劑量太大，除了會在第二半導體材料層26內引入過多的缺陷外，還不利于后續(xù)金屬硅化物的形 成。如果摻入第二半導體材料層26的鍺離子的劑量太小降低了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的源極和漏極上的寄生電阻的效果不是最佳。

(3)如果勢壘降低離子為鍺離子與其他勢壘降低離子的混合物，則勢壘降低離子的總劑量為大于等于1E13atom/cm²且小于等于1E15atom/cm²。其中，相對于其他勢壘降低離子，鍺離子的劑量的含量最少。

(4)為什么不在第一半導體材料層中摻雜勢壘降低離子的原因如下：只有在形成硅化物的快速熱退火處理的過程中，勢壘降低離子只在接觸電阻減小層與第二半導體材料層的界面析出，并且在接觸電阻減小層與第二半導體材料層的界面形成電偶極子。因此，如果在第一半導體材料層中摻雜勢壘降低離子，并不會被析出，從而也不會產生電偶極子。

當然，其他實施例中，金屬硅化物層的厚度等于硅帽層的厚度也屬于本發(fā)明的保護范圍。則形成金屬硅化物層的過程中，大量的勢壘降低離子會在金屬硅化物層的底部邊界析出。也就是說，會在金屬硅化物層與第一半導體材料層的界面析出，并且在金屬硅化物層與第一半導體材料層的界面形成電偶極子(dipole)層，該電偶極子層會產生一個和電子運動方向相同的電場，從而降低了第一半導體材料層內的載流子向金屬躍遷的勢壘寬度，也就是說，降低了肖特基勢壘寬度，進而降低了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的源極和漏極上的寄生電阻，提高了后續(xù)形成的N型鰭式場效應晶體管的性能。也屬于本發(fā)明的保護范圍。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。