一種鰭式二極管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備領(lǐng)域，具體涉及一種鰭式二極管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor, FET)由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高(10~7?10~12Ω)、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制備領(lǐng)域中。隨著FET技術(shù)的不斷成熟以及人們對(duì)高性能器件的不斷追求，力口州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授研發(fā)一種新型的場(chǎng)效晶體管-Fin FET (鰭式場(chǎng)效晶體管)，在Fin FET的架構(gòu)中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構(gòu)，可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開。這種設(shè)計(jì)可以大幅改善電路控制并減少漏電流(leakage current),也可以大幅縮短晶體管的閘長(zhǎng)；因此Fin FET具有功耗低，面積小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以有效抑制短溝道效應(yīng)以及較低的漏極感應(yīng)勢(shì)壘降低效應(yīng)，目前已逐漸被大批量投入生產(chǎn)。
[0003]由于Fin FET具有上述優(yōu)點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直致力于該領(lǐng)域研究，以將FinFET應(yīng)用到二極管制備領(lǐng)域中，但是在二極管的Fin FET由于是一個(gè)平面的結(jié)構(gòu)，即FinD1de (鰭式二極管)，如何設(shè)計(jì)Fin D1de在本領(lǐng)域一直是一個(gè)很復(fù)雜的技術(shù)難題；同時(shí)在目前20nm及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的制備工藝中，生產(chǎn)的Fin D1de的鰭狀結(jié)構(gòu)的不同組成部分一般是采用不同的摻雜，因此在不同組成部分交界的位置處，很難控制異質(zhì)結(jié)接觸面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種鰭式二極管及其制備方法，在刻蝕形成鰭狀結(jié)構(gòu)后，對(duì)鰭狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行N/P型的離子摻雜，然后在鰭狀結(jié)構(gòu)上方和部分側(cè)壁生長(zhǎng)一層P/N型的外延層，本發(fā)明可有效增加異質(zhì)結(jié)接觸面積，并提高器件性能。
[0005]一種鰭式二極管的制備方法，其中，包括以下步驟:
[0006]提供一具有第一摻雜類型的襯底；
[0007]刻蝕所述襯底，于所述襯底內(nèi)形成若干鰭狀結(jié)構(gòu)，且相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)之間形成有溝槽；
[0008]沉積一掩膜層覆蓋在所述溝槽底部表面；
[0009]在所述鰭狀結(jié)構(gòu)頂部制備一外延層，且該外延層將位于所述鰭狀結(jié)構(gòu)頂部的側(cè)壁予以覆蓋；
[0010]對(duì)所述外延層進(jìn)行摻雜，使所述外延層具有第二摻雜類的型；
[0011]其中，所述第一摻雜類型與所述第二摻雜類型相反。
[0012]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，所述襯底材質(zhì)為SiC或SiGe。
[0013]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，所述掩膜層為采用沉積工藝或高溫氧化工藝形成的氧化物層。
[0014]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，所述襯底上設(shè)置有N型摻雜區(qū)和P型摻雜區(qū)，且位于P型摻雜區(qū)中的外延層的材質(zhì)為SiGe，位于N型摻雜區(qū)中的外延層的材質(zhì)為SiC。
[0015]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，采用原位摻雜工藝對(duì)所述外延層進(jìn)行摻雜。
[0016]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型為N型摻雜或P型摻雜；
[0017]當(dāng)所述第一摻雜類型為N型摻雜時(shí)，采用原位摻雜工藝對(duì)所述外延層進(jìn)行P型摻雜；
[0018]當(dāng)所述第一摻雜類型為P型摻雜時(shí)，采用原位摻雜工藝對(duì)所述外延層進(jìn)行N型摻雜。
[0019]上述的鰭式二極管的制備方法，其中，且制備的鰭狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量及相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)之間的間距根據(jù)工藝需求而設(shè)定。
[0020]本發(fā)明還記載了一種鰭式二極管，其中，包括:
[0021]一具有第一摻雜類型的襯底，以及通過刻蝕該襯底形成的鰭狀結(jié)構(gòu)，相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)之間形成的溝槽底部覆蓋有掩膜層，所述鰭狀結(jié)構(gòu)頂部和靠近頂部的部分側(cè)壁覆蓋有一層具有第二摻雜類型的外延層；
[0022]其中，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型相反。
[0023]上述的鰭式二極管，其中，所述襯底材質(zhì)為SiC或SiGe。
[0024]上述的鰭式二極管，其中，所述掩膜層為采用沉積工藝或高溫氧化工藝形成的氧化物層。
[0025]上述的鰭式二極管，其中，所述述鰭式二極管上設(shè)置有P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)，且位于P型摻雜區(qū)中的外延層的材質(zhì)為SiGe，位于N型摻雜區(qū)中外延層的材質(zhì)為SiC。
[0026]上述的鰭式二極管，其中，所述外延層經(jīng)過原位摻雜工藝進(jìn)行摻雜，使得該外延層具有第二摻雜類型。
[0027]上述的鰭式二極管，其中，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型為N型摻雜或P型摻雜。
[0028]上述的鰭式二極管，其中，當(dāng)所述第一摻雜類型為N型摻雜時(shí)，第二摻雜類型為P型摻雜；
[0029]當(dāng)所述第一摻雜類型為P型摻雜時(shí)，第二摻雜類型為N型摻雜。
[0030]上述的鰭式二極管，其中，制備的鰭狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量及相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)之間的間距根據(jù)工藝需求而設(shè)定。
[0031]由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在Fin D1de的制備工藝中，通過選用具有離子摻雜類型的襯底然后刻蝕形成鰭狀結(jié)構(gòu)，再在鰭狀結(jié)構(gòu)的頂部及部分側(cè)壁形成外延層，然后對(duì)外延層進(jìn)行原位摻雜，并使得外延層的摻雜類型與襯底的摻雜類型相反，在兩者接觸面形成了 P-N異質(zhì)結(jié)，有利于增大器件結(jié)接觸面積；同時(shí)還可通過控制進(jìn)行原位摻雜時(shí)摻雜的相關(guān)參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的電學(xué)性能進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。
【附圖說明】
[0032]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0033]圖1為本發(fā)明提供襯底的示意圖；
[0034]圖2A-2B為本發(fā)明形成鰭狀結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖3A-3B為本發(fā)明形成掩膜層后的示意圖；
[0036]圖4A-4B為本發(fā)明在生長(zhǎng)柵極材料層后的示意圖；
[0037]圖5A-5B為本發(fā)明對(duì)柵極材料層進(jìn)行摻雜后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
[0039]本發(fā)明提供一種鰭式二極管的制備方法，如圖1?5B所示，具體步驟如下:
[0040]步驟S1:提供一具有第一摻雜類型(N型摻雜或P型摻雜)的襯底1，優(yōu)選的，該襯底材質(zhì)為SiGe或者SiC,如圖1所示。
[0041]步驟S2:采用圖案化工藝在襯底I中形成若干鰭狀結(jié)構(gòu)2，具體步驟為:
[0042]I)旋涂一層光刻膠將襯底I上表面予以覆蓋，然后借助一具有光刻圖案的掩膜版進(jìn)行曝光顯影工藝，在光刻膠中形成開口圖案，然后以剩余光刻膠為掩膜，刻蝕襯底I形成若干鰭狀結(jié)構(gòu)2，如圖2A-2B所示，其中，圖2A為刻蝕形成鰭狀結(jié)構(gòu)后的器件的截面圖，圖2B為刻蝕形成鰭狀結(jié)構(gòu)后的器件的立體圖。在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)工藝需求，選用特定的掩膜版來(lái)進(jìn)行曝光，進(jìn)而使得最終制備的鰭狀結(jié)構(gòu)2的數(shù)量及相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)2之間的間距滿足工藝需求。
[0043]步驟S3:制備一層掩膜層3將相鄰鰭狀結(jié)構(gòu)2之間的凹槽底部進(jìn)行覆蓋，優(yōu)選的，該掩膜層3為采用沉積工藝或高溫氧化工藝形成的氧化物層，如圖3A-3B所示，圖3A為本發(fā)明形成掩膜層后的器件截面圖，圖3B為本發(fā)明形成掩膜層后的器件的立體圖。
[0044]步驟S4:在鰭狀結(jié)構(gòu)2頂部制備一外延層4，且該外延層4將位于鰭狀結(jié)構(gòu)2頂部的部分側(cè)壁予以覆蓋。在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)摻雜區(qū)域的不同生長(zhǎng)不同材質(zhì)的外延層4，即:在P型摻雜區(qū)，外延生長(zhǎng)一 SiGe材料層；而在N型摻雜區(qū)，則外延生長(zhǎng)一 SiC材料層，如圖4A-4B所示。
[0045]步驟S5:對(duì)外