一種finfet結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)制造方法，具體地，涉及一種FINFET結(jié)構(gòu)制造方法。
技術(shù)背景
[0002]當(dāng)下，片上集成系統(tǒng)(SoC)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)界發(fā)展的主要趨勢(shì)。其特點(diǎn)是在同一芯片內(nèi)需要同時(shí)包含高性能晶體管器件、低功耗晶體管器件以及耐高壓的晶體管器件。由于FinFET器件本身具有抑制短溝道效應(yīng)的結(jié)構(gòu)特性，在22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)后可由其代替?zhèn)鹘y(tǒng)平面MOSFET器件構(gòu)成高性能、低功耗集成電路。然而，由于硅基FinFET器件中構(gòu)成鰭片的Si體積顯著減小，這種結(jié)構(gòu)器件對(duì)高電壓應(yīng)力非常敏感。因此，實(shí)現(xiàn)FinFET器件在高壓領(lǐng)域中(如ESD或I/O)的應(yīng)用，是使立體多柵結(jié)構(gòu)器件能夠全面取代傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)MOSFETs器件，實(shí)現(xiàn)22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)以后SoC的關(guān)鍵。
[0003]傳統(tǒng)的MOSFETs由于受到漏端PN結(jié)反向擊穿、源漏穿通及柵介質(zhì)擊穿等因素并不能直接應(yīng)用于高壓(HV)領(lǐng)域。但是，經(jīng)過(guò)對(duì)器件結(jié)構(gòu)及摻雜分布的少許改變，傳統(tǒng)的平面MOS晶體管器件也可以處理HV應(yīng)用。通常的做法是是通過(guò)在重?fù)诫s的漏區(qū)與柵之間增加一次注入工藝來(lái)引入輕摻雜漏擴(kuò)展區(qū)。對(duì)于FinFET器件，其構(gòu)成溝道的鰭片結(jié)構(gòu)尺寸很小，如果通過(guò)增加LDD區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)分散表面電場(chǎng)分布，不但使器件的尺寸過(guò)大，不利于集成；而且改善器件耐高壓特性的效果并不明顯。另外，由于FinFET器件的溝道位于鰭片的側(cè)墻，而鰭片的厚度通常只有幾nm，因此，除了橫向分布的表面電場(chǎng)，在鰭片的垂直方向上分布的電場(chǎng)同樣會(huì)對(duì)器件的耐壓特性產(chǎn)生顯著影響。
[0004]因此，實(shí)現(xiàn)FinFET器件在高壓領(lǐng)域中(如ESD或I/O)的應(yīng)用，是使立體多柵結(jié)構(gòu)器件能夠全面取代傳統(tǒng)平面MOSFETs器件，實(shí)現(xiàn)22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)以后SoC的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種FINFET制作方法，能有效的實(shí)現(xiàn)FinFET器件在高壓領(lǐng)域中的應(yīng)用。具體地，本發(fā)明提供的制造方法包括以下步驟:
[0006]a.提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成鰭片；
[0007]b.在所述鰭片上方形成偽柵疊層，并在偽柵疊層兩側(cè)形成第一側(cè)墻；
[0008]c.在所述偽柵疊層兩側(cè)的鰭片中形成橫向源漏擴(kuò)展區(qū)；
[0009]d.在所述偽柵疊層兩側(cè)的鰭片中形成縱向源漏擴(kuò)展區(qū)；
[0010]e.在所述偽柵疊層兩側(cè)形成第二側(cè)墻，在所述第二側(cè)墻兩側(cè)的鰭片中形成源漏區(qū)；
[0011]f.在所述鰭片周?chē)陌雽?dǎo)體襯底上方形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)包圍所述鰭片的下半部分；在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層頂部與所述偽柵疊層頂部平齊；去除偽柵疊層并形成柵極空位，在所述柵極空位中形成柵極疊層。
[0012]其中，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)和所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜類(lèi)型相同，與襯底的摻雜類(lèi)型相反；所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度大于所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度；
[0013]其中，形成所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)的方法是傾斜的離子注入；形成所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)的方法是垂直的離子注入，其采用能量和劑量小于形成所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)采用的能量和劑量。
[0014]其中，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)位于所述鰭片中未被淺溝槽隔離包圍的區(qū)域內(nèi)；所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)位于所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)下方的鰭片中。
[0015]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種FINFET結(jié)構(gòu)，包括:
[0016]襯底；
[0017]鰭片，所述鰭片位于所述襯底上方；
[0018]柵極疊層，所述柵極疊層覆蓋所述鰭片中間的區(qū)域；
[0019]第一側(cè)墻，所述第一側(cè)墻位于所述柵極疊層兩側(cè)；
[0020]橫向源漏擴(kuò)展區(qū)，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)位于所述第一側(cè)墻兩側(cè)的鰭片中；
[0021]縱向源漏擴(kuò)展區(qū)，所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)位于所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)下方的鰭片中；
[0022]第二側(cè)墻，所述第二側(cè)墻位于所述第一側(cè)墻兩側(cè)；
[0023]源漏區(qū)，所述源漏區(qū)位于所述第二側(cè)墻兩側(cè)的鰭片中；
[0024]淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，位于鰭片周?chē)陌雽?dǎo)體襯底上方，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)包圍所述鰭片的下半部分；
[0025]層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上方，覆蓋所述鰭片兩側(cè)的區(qū)域，其頂部與所述偽柵疊層頂部平齊。
[0026]其中，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)和所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜類(lèi)型相同，與襯底的摻雜類(lèi)型相反；所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度大于所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度。
[0027]本發(fā)明提出的方法在傾斜離子注入形成橫向源漏擴(kuò)展區(qū)之后，緊接著做一步低劑量的垂直離子注入工藝，就可以在Fin的深度方向形成Drain的縱向源漏擴(kuò)展區(qū)。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化這一漏端垂直擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度及形貌，可以使漏端擴(kuò)展區(qū)大部分被耗盡，這將使漏區(qū)的電場(chǎng)進(jìn)一步平坦化分布，在很大程度上降低了漏端PN結(jié)處的峰值電場(chǎng)強(qiáng)度，從而有效增加了器件的漏端PN結(jié)擊穿電壓。
【附圖說(shuō)明】
[0028]通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0029]圖1為本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的FinFET的在鰭片200制作完成后的三維立體圖；
[0030]圖2?圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的FinFET各個(gè)制造階段的剖面圖；
[0031]圖9為本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的FinFET的在制作完成后的三維立體圖；
[0032]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
[0034]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一種FINFET結(jié)構(gòu)，包括:
[0036]半導(dǎo)體襯底100 ；
[0037]鰭片200，所述鰭片位于所述半導(dǎo)體襯底100上方；
[0038]柵極疊層600，所述柵極疊層600覆蓋所述鰭片200中間的區(qū)域；
[0039]第一側(cè)墻301，所述第一側(cè)墻位于所述柵極疊層600兩側(cè)；
[0040]橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210位于所述第一側(cè)墻301兩側(cè)的鰭片200 中；
[0041 ] 縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220，所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220位于所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210下方的鰭片200中；
[0042]第二側(cè)墻302，所述第二側(cè)墻302位于所述第一側(cè)墻301兩側(cè)；
[0043]源漏區(qū)，所述源漏區(qū)位于所述第二側(cè)墻302兩側(cè)的鰭片200中；
[0044]淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400，位于鰭片200周?chē)陌雽?dǎo)體襯底100上方，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400包圍所述鰭片200的下半部分；
[0045]層間介質(zhì)層500，所述層間介質(zhì)層500位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400上方，覆蓋所述鰭片200兩側(cè)的區(qū)域，其頂部與所述偽柵疊層300頂部平齊。
[0046]所述柵極疊層600可以只為金屬柵極，也可以為金屬/多晶硅復(fù)合柵極，其中多晶石圭上表面上具有娃化物。
[0047]本發(fā)明在FinFET器件中沿鰭片深度方向弓丨入漏輕摻雜擴(kuò)展區(qū)，可以使鰭片中電場(chǎng)強(qiáng)度沿縱向均勻分布，有效降低結(jié)表面處的峰值電場(chǎng)，從而提高器件擊穿電壓，起到增強(qiáng)器件耐壓特性的作用。
[0048]相應(yīng)的，本發(fā)明提供了一種FINFET制作方法，能有效的抑制穿通電流而不影響器件其他特性。具體地，該方法包括以下步驟:
[0049]a.提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底上形成鰭片200 ；
[0050]b.在所述鰭片200兩側(cè)形成淺溝槽隔離400，在所述鰭片上方形成偽柵疊層300，并在偽柵疊層300兩側(cè)形成第一側(cè)墻301 ；
[0051]c.在所述偽柵疊層300兩側(cè)的鰭片200中形成橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210 ；
[0052]d.在所述偽柵疊層300兩側(cè)的鰭片200中形成縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220 ；
[0053]e.在所述偽柵疊層300兩側(cè)形成第二側(cè)墻302，在所述第二側(cè)墻302兩側(cè)的鰭片200中形成源漏區(qū)；
[0054]f.在所述鰭片200周?chē)陌雽?dǎo)體襯底100上方形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400包圍所述鰭片200的下半部分；在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)400上方形成層間介質(zhì)層500，所述層間介質(zhì)層500頂部與所述偽柵疊層300頂部平齊；去除偽柵疊層300并形成柵極空位，在所述柵極空位中形成柵極疊層600。
[0055]其中，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210和所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220的摻雜類(lèi)型相同，與襯底的摻雜類(lèi)型相反；所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210的摻雜濃度大于所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220的摻雜濃度。
[0056]其中，所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210位于所述鰭片200頂部和淺溝槽隔離400頂部之間的鰭片中；所述縱向源漏擴(kuò)展區(qū)220位于所述橫向源漏擴(kuò)展區(qū)210下方的鰭片200中。
[0057]本發(fā)明中形成高壓FinFET器件的橫向源漏擴(kuò)展區(qū)(LDD)的注入工藝由兩步組成。首先在器件源漏端形成橫向源漏擴(kuò)展區(qū)(橫向LDD);由于采用了傾斜角度注入，源漏橫向擴(kuò)展區(qū)的摻雜分布較淺，主要集中在鰭片的高度內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入鰭片被STI說(shuō)覆蓋的部分。其次，利用中等能量、低劑量的垂直離子注入工藝，在器件源漏區(qū)下方(鰭片被STI所覆蓋的部分)形成一定深度，一定濃度雜質(zhì)分布的垂直漏擴(kuò)展區(qū)，即縱向LDD，使鰭片中電場(chǎng)強(qiáng)度沿縱向均勻分布，有效降低結(jié)表面處的峰值電場(chǎng)，從而提高器件擊穿電壓，起到增強(qiáng)器件耐壓特性的作用。
[0058]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的制作方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，包括以下步驟。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒(méi)有必要按比例繪制。
[0059]如圖1所示，首先提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體材料可以是硅，鍺，砷化鎵等，優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，所用襯底為硅襯底。接下來(lái)，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底100表面外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層并刻蝕該半導(dǎo)體層而形成鰭片200，所述外延生長(zhǎng)方法可以是分子束外延法(MBE)或其他方法，所述刻蝕方法可以是干法刻蝕或干法/濕法刻蝕。鰭片201高度為80