本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，平面晶體管的柵極尺寸也越來越短，傳統(tǒng)的平面晶體管對(duì)溝道電流的控制能力變?nèi)酰a(chǎn)生短溝道效應(yīng)，產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種常見的多柵器件。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部和介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋部分所述鰭部的側(cè)壁，且介質(zhì)層表面低于鰭部頂部；位于介質(zhì)層表面、以及鰭部的頂部和側(cè)壁表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。

然而，隨著半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造工藝受到了挑戰(zhàn)，難以保證鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，以所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成的半導(dǎo)體器件性能改善、可靠性提高。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底表面具有鰭部；在所述襯底表面、以及鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成摻雜層，所述摻雜層內(nèi)具有摻雜離子；在所述摻雜層的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜，所述前驅(qū)介質(zhì)膜覆蓋位于襯底表面的摻雜層表面、以及位于鰭部側(cè)壁的摻雜層表面；在所述前驅(qū)介質(zhì)膜表面和鰭部的頂部形成覆蓋介質(zhì)層，所述覆蓋介質(zhì)層的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜；去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前 驅(qū)介質(zhì)膜，形成前驅(qū)介質(zhì)層，所述前驅(qū)介質(zhì)層的表面低于所述鰭部的頂部表面，且所述前驅(qū)介質(zhì)層暴露出部分摻雜層；去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層；進(jìn)行退火工藝，使前驅(qū)介質(zhì)層固化形成介質(zhì)層，并使摻雜層內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散入所述鰭部內(nèi)。

可選的，所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子為N型離子或P型離子。

可選的，所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子為P型離子；所述P型離子為硼離子。

可選的，所述摻雜層的材料為硼硅玻璃；所述摻雜層的厚度為所述摻雜層內(nèi)的硼離子濃度為3E20atoms/cm³～5E21atoms/cm³；所述摻雜層的形成工藝為原子層沉積工藝。

可選的，所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；所述摻雜層覆蓋第一區(qū)域的襯底表面和鰭部的側(cè)壁和頂部表面。

可選的，所述前驅(qū)介質(zhì)膜位于第一區(qū)域的摻雜層部分表面、以及第二區(qū)域的襯底表面和鰭部的側(cè)壁表面。

可選的，在形成所述前驅(qū)介質(zhì)膜之前，在所述摻雜層表面、襯底表面和鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成阻擋層；在所述阻擋層表面形成所前驅(qū)介質(zhì)膜；在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之前，去除高于前驅(qū)介質(zhì)層的阻擋層。

可選的，所述阻擋層的材料為氮化硅。

可選的，還包括：位于所述鰭部的頂部表面的掩膜層；所述摻雜層位于所述掩膜層的側(cè)壁和頂部表面；所述前驅(qū)介質(zhì)膜的表面低于或齊平于所述掩膜層的頂部表面。

可選的，所述鰭部的形成步驟包括：提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底的部分表面形成掩膜層；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體基底，形成所述襯底以及位于襯底表面的鰭部。

可選的，在形成所述介質(zhì)層之后，去除所述掩膜層。

可選的，在形成所述摻雜層之前，在所述襯底和鰭部表面形成界面層；所述摻雜層形成于所述界面層表面。

如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述界面層 的材料為氧化硅；所述界面層的形成工藝為氧化工藝。

可選的，所述覆蓋介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述覆蓋介質(zhì)層的形成工藝為高密度等離子沉積工藝。

可選的，所述前驅(qū)介質(zhì)膜的材料為可流動(dòng)材料；所述前驅(qū)介質(zhì)膜的形成工藝溫度為60℃～70℃。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，在所述退火工藝之后，所述摻雜層擴(kuò)散入所述鰭部內(nèi)的摻雜離子濃度為5E16atoms/cm³～1E19atoms/cm³。

可選的，所述退火工藝為快速熱退火；所述退火工藝的參數(shù)包括：溫度為950℃～1100℃，退火時(shí)間為5秒～20秒。

可選的，去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜的步驟包括：對(duì)所述覆蓋介質(zhì)層進(jìn)行平坦化，直至暴露出位于鰭部頂部的摻雜層表面為止；在所述平坦化工藝之后，刻蝕剩余的覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜，形成所述前驅(qū)介質(zhì)層。

可選的，在所述退火工藝之后，形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋所述鰭部的部分側(cè)壁和頂部表面；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的形成方法中，在所述摻雜層的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜之后，在所述前驅(qū)介質(zhì)膜表面和鰭部的頂部形成覆蓋介質(zhì)層；由于所述覆蓋介質(zhì)層的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜，能夠使去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜之后形成的前驅(qū)介質(zhì)層表面平坦。在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后，在進(jìn)行退火工藝；所述退火工藝用于使前驅(qū)介質(zhì)層固化，同時(shí)，所述前驅(qū)介質(zhì)還用于驅(qū)動(dòng)摻雜層內(nèi)的摻雜離子向鰭部內(nèi)擴(kuò)散。由于固化前驅(qū)介質(zhì)層以及向鰭部內(nèi)擴(kuò)散摻雜離子采用同一退火工藝進(jìn)行，能夠簡化工藝步驟，并減少熱預(yù)算。而且，由于去除了高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后再進(jìn)行退火工藝，則高于所述前驅(qū)角質(zhì)層的鰭部內(nèi)不會(huì)被所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散， 使得所述摻雜離子僅擴(kuò)散入所述鰭部靠近底部的區(qū)域。所述摻雜離子擴(kuò)散的區(qū)域能夠與后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)底部的位置相對(duì)應(yīng)，使所述摻雜離子能夠用于防止源區(qū)和漏區(qū)的底部穿通，從而提高以所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性。

附圖說明

圖1至圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程；

圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)所述，隨著半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造工藝受到了挑戰(zhàn)，難以保證鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能穩(wěn)定。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，隨著用于形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的鰭部尺寸不斷縮小，形成于鰭部內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)底部容易發(fā)生底部穿通(punch through)現(xiàn)象，即所述源區(qū)和漏區(qū)的底部之間發(fā)生穿通，在所述源區(qū)和漏區(qū)的底部產(chǎn)生漏電流。為了克服所述底部穿通現(xiàn)象，一種方法是在鰭部內(nèi)進(jìn)行防穿通注入，在所述源區(qū)和漏區(qū)底部之間的區(qū)域內(nèi)注入反型離子，以隔離源區(qū)和漏區(qū)底部。然而，由于源區(qū)和漏區(qū)底部到鰭部頂部的距離較大，則所述防穿通注入的深度也較大，使得所述防穿通注入容易對(duì)鰭部表面和內(nèi)部造成注入損傷，依舊會(huì)降低鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。

為了克服上述防穿通注入造成的注入損傷問題，圖1至圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程。

請(qǐng)參考圖1，提供襯底100，所述襯底100表面具有鰭部101，所述襯底和鰭部101表面具有摻雜膜102，所述摻雜膜102內(nèi)具有摻雜離子。

請(qǐng)參考圖2，在所述摻雜膜102表面形成介質(zhì)膜103。

請(qǐng)參考圖3，回刻蝕所述介質(zhì)膜103(如圖2所示)以形成介質(zhì)層103a，所述介質(zhì)層103a表面低于所述鰭部101的頂部表面。

請(qǐng)參考圖4，去除高于介質(zhì)層103a表面的摻雜膜102(如圖3所示)，形 成摻雜層102a；進(jìn)行退火工藝，使摻雜層102a內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散入鰭部101內(nèi)。

然而，隨著半導(dǎo)體器件的密度提高，相鄰鰭部101之間的溝槽尺寸相應(yīng)縮小，使得相鄰鰭部101之間的溝槽深寬比增大，為了使所述介質(zhì)膜103能夠充分填充與相鄰鰭部101之間的溝槽內(nèi)，所述介質(zhì)膜103的形成工藝通常為流體化學(xué)氣相沉積工藝(Flowable Chemical Vapor Deposition，簡稱FCVD)。

所述流體化學(xué)氣相沉積工藝的步驟包括：在所述摻雜膜102表面形成前驅(qū)體，所述前驅(qū)體為流體狀態(tài)，且所述前驅(qū)體的表面高于所述鰭部101的頂部表面；采用退火工藝對(duì)所述前驅(qū)體進(jìn)行固化，以形成介質(zhì)膜103a。

在所述退火工藝中，退火的溫度較高，容易驅(qū)動(dòng)所述摻雜膜102內(nèi)的摻雜離子向鰭部101內(nèi)擴(kuò)散。由于所述摻雜膜102內(nèi)完全覆蓋所述鰭部101的側(cè)壁，因此，在所述鰭部101內(nèi)，自襯底100表面至鰭部101頂部均具有摻雜離子；所述摻雜離子不僅位于源區(qū)和漏區(qū)底部的位置，還位于靠近鰭部101頂部的區(qū)域內(nèi)。所述摻雜離子與源區(qū)和漏區(qū)的離子反型，會(huì)導(dǎo)致所形成的啟示場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓等參數(shù)發(fā)生變化，致使所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能不穩(wěn)定、可靠性下降。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底表面具有鰭部；在所述襯底表面、以及鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成摻雜層，所述摻雜層內(nèi)具有摻雜離子；在所述摻雜層的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜，所述前驅(qū)介質(zhì)膜覆蓋位于襯底表面的摻雜層表面、以及位于鰭部側(cè)壁表面的摻雜層表面；在所述前驅(qū)介質(zhì)膜表面和鰭部的頂部形成覆蓋介質(zhì)層，所述覆蓋介質(zhì)層的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜；去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜，形成前驅(qū)介質(zhì)層，所述前驅(qū)介質(zhì)層的表面低于所述鰭部的頂部表面，且所述前驅(qū)介質(zhì)層暴露出部分摻雜層；去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層；進(jìn)行退火工藝，使前驅(qū)介質(zhì)層固化形成介質(zhì)層，并使摻雜層內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散入所述鰭部內(nèi)。

其中，在所述摻雜層的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜之后，在所述前驅(qū)介質(zhì)膜表面和鰭部的頂部形成覆蓋介質(zhì)層；由于所述覆蓋介質(zhì)層的密度大于所述 前驅(qū)介質(zhì)膜，能夠使去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜之后形成的前驅(qū)介質(zhì)層表面平坦。在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后，在進(jìn)行退火工藝；所述退火工藝用于使前驅(qū)介質(zhì)層固化，同時(shí)，所述前驅(qū)介質(zhì)還用于驅(qū)動(dòng)摻雜層內(nèi)的摻雜離子向鰭部內(nèi)擴(kuò)散。由于固化前驅(qū)介質(zhì)層以及向鰭部內(nèi)擴(kuò)散摻雜離子采用同一退火工藝進(jìn)行，能夠簡化工藝步驟，并減少熱預(yù)算。而且，由于去除了高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后再進(jìn)行退火工藝，則高于所述前驅(qū)角質(zhì)層的鰭部內(nèi)不會(huì)被所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散，使得所述摻雜離子僅擴(kuò)散入所述鰭部靠近底部的區(qū)域。所述摻雜離子擴(kuò)散的區(qū)域能夠與后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)底部的位置相對(duì)應(yīng)，使所述摻雜離子能夠用于防止源區(qū)和漏區(qū)的底部穿通，從而提高以所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參考圖5，提供襯底200，所述襯底200表面具有鰭部201。

在本實(shí)施例中，所述襯底200包括第一區(qū)域210和第二區(qū)域220；所述第一區(qū)域210和第二區(qū)域220的襯底200表面分別具有1個(gè)或多個(gè)鰭部201。在本實(shí)施例中，第一區(qū)域210或第二區(qū)域220內(nèi)相鄰鰭部201之間的距離小于或等于20納米。

所述第一區(qū)域210用于形成NMOS晶體管；所述第二區(qū)域220用于形成PMOS晶體管。在其它實(shí)施例中，所述第一區(qū)域210用于形成PMOS晶體管，所述第二區(qū)域220用于形成NMOS晶體管。

后續(xù)摻雜入第一區(qū)域210的鰭部201內(nèi)的防穿通離子為P型離子，摻雜入第二區(qū)域220的鰭部201內(nèi)的防穿通離子為N型離子；所述防穿通離子相對(duì)于后續(xù)形成于鰭部201內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子反型，以此避免源區(qū)和漏區(qū)的底部之間發(fā)生穿通。

在本實(shí)施例中，所述鰭部201的頂部表面還具有掩膜層202，所述掩膜層 202作為刻蝕形成鰭部201的掩膜，而且所述掩膜層202還能夠在后續(xù)形成介質(zhì)層的過程中，用于保護(hù)鰭部201的頂部表面。在其它實(shí)施例中，所述鰭部201的頂部表面還能夠不具有掩膜層202。

在本實(shí)施例中，所述鰭部201和襯底200通過刻蝕半導(dǎo)體基底形成。所述鰭部201的形成步驟包括：提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底的部分表面形成掩膜層202；以所述掩膜層202為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體基底，形成所述襯底200以及位于襯底200表面的鰭部201。所述半導(dǎo)體基底為硅襯底、鍺襯底和硅鍺襯底。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底為單晶硅襯底，即所述鰭部201和襯底200的材料為單晶硅。

所述掩膜層202的形成步驟包括：在所述半導(dǎo)體基底表面形成掩膜材料膜；在所述掩膜材料膜表面形成圖形化層；以圖形化層為掩膜刻蝕所述掩膜材料膜直至暴露出半導(dǎo)體基底表面為止，形成所述掩膜層202。

在一實(shí)施例中，所述圖形化層為圖形化的光刻膠層，所述圖形化層采用涂布工藝和光刻工藝形成。在另一實(shí)施例中，為了縮小所述鰭部201的特征尺寸、以及相鄰鰭部201之間的距離，所述圖形化層采用多重圖形化掩膜工藝形成。所述多重圖形化掩膜工藝包括：自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化(Self-aligned Double Patterned，SaDP)工藝、自對(duì)準(zhǔn)三重圖形化(Self-aligned Triple Patterned)工藝、或自對(duì)準(zhǔn)四重圖形化(Self-aligned Double Double Patterned，SaDDP)工藝。

在一實(shí)施例中，所述圖形化層的形成工藝為自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化工藝，包括：在掩膜材料膜表面沉積犧牲膜；在所述犧牲膜表面形成圖形化的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述犧牲膜直至暴露出掩膜材料膜表面為止，形成犧牲層，并去除光刻膠層；在掩膜材料膜和犧牲層表面沉積圖形化膜；回刻蝕所述圖形化膜直至暴露出犧牲層和掩膜材料膜表面為止，在犧牲層兩側(cè)的半導(dǎo)體基底表面形成圖形化層；在所述回刻蝕工藝之后，去除所述犧牲層。

刻蝕所述半導(dǎo)體基底的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于襯底200的表面垂直或傾斜，且當(dāng)所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于 襯底200表面傾斜時(shí)，所述鰭部201的底部尺寸大于頂部尺寸。在本實(shí)施例中，所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面傾斜。

在另一實(shí)施例中，所述鰭部通過刻蝕形成于襯底表面的半導(dǎo)體層形成；所述半導(dǎo)體層采用選擇性外延沉積工藝形成于所述襯底表面。所述襯底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等；所述半導(dǎo)體層的材料為硅、鍺、碳化硅或硅鍺。所述襯底和半導(dǎo)體層的選擇均不受限制，能夠選取適于工藝需求或易于集成的襯底、以及適于鰭部的材料。而且，所述半導(dǎo)體層的厚度能夠通過外延工藝進(jìn)行控制，從而精確控制所形成的鰭部的高度。

請(qǐng)參考圖6，在所述襯底200表面、以及鰭部201的側(cè)壁和頂部表面形成摻雜層203，所述摻雜層203內(nèi)具有摻雜離子。

在所述摻雜層203用于向鰭部201內(nèi)摻雜所述摻雜離子。本實(shí)施例中，所述摻雜層203覆蓋第一區(qū)域210的襯底200表面和鰭部201的側(cè)壁和頂部表面，用于向第一區(qū)域210的鰭部201內(nèi)摻雜所述摻雜離子。

在本實(shí)施例中，摻雜于鰭部201內(nèi)的所述摻雜離子用于防止源區(qū)和漏區(qū)底部之間發(fā)生穿通。在本實(shí)施例中，所述第一區(qū)域210用于形成NMOS晶體管，所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子為P型離子。在其它實(shí)施例中，所述第一區(qū)域用于形成PMOS晶體管，所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子為N型離子

在本實(shí)施例中，所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子包括為硼離子。由于所述硼離子的粒子尺寸較小，所述硼離子容易發(fā)生擴(kuò)散；若直接采用離子注入工藝在鰭部201內(nèi)摻雜所述硼離子，不僅容易對(duì)鰭部201造成損傷，所注入的硼離子還容易向鰭部201頂部擴(kuò)散，致使所形成的NMOS晶體管性能不佳。因此，在本實(shí)施例中，采用固相摻雜的方法在鰭部201內(nèi)摻雜所述硼離子，即使所述摻雜層203內(nèi)的硼離子向鰭部201內(nèi)擴(kuò)散，以在鰭部201內(nèi)摻雜所述硼離子。

所述摻雜層203的形成步驟包括：在所述襯底200、鰭部201和掩膜層202表面形成摻雜膜；在所述摻雜膜表面形成圖形化層，所述圖形化層暴露出 第二區(qū)域220；以所述圖形化層為掩膜，刻蝕所述摻雜膜，直至暴露出第二區(qū)域220的襯底200、鰭部201和掩膜層202表面，形成摻雜層203；在形成所述摻雜層203之后，去除所述圖形化層。

所述摻雜層的材料為硼硅玻璃；所述摻雜層的厚度為所述摻雜層內(nèi)的硼離子濃度為3E20atoms/cm³～5E21atoms/cm³；所述摻雜膜的形成工藝為原子層沉積工藝。所述摻雜層203內(nèi)的硼離子濃度和摻雜層203的厚度決定了后續(xù)擴(kuò)散入鰭部201內(nèi)的摻雜離子的劑量。所述原子層沉積工藝具有良好的階梯覆蓋能力，能夠使所形成的摻雜膜緊密地貼合于襯底200表面、以及鰭部201的側(cè)壁和頂部表面，而且使所形成的摻雜層203的厚度均勻，則后續(xù)擴(kuò)散入鰭部201內(nèi)的摻雜離子濃度均勻。

在本實(shí)施例中，由于所述鰭部201的頂部表面具有掩膜層202，所述摻雜層203位于所述鰭部201的側(cè)壁表面、以及所述掩膜層202的側(cè)壁和頂部表面。

在本實(shí)施例中，在形成所述摻雜層203之前，還包括在所述襯底200和鰭部201表面形成界面層204；所述摻雜層203形成于所述界面層204表面。

所述界面層204的材料為氧化硅；所述界面層204的形成工藝為氧化工藝；所述界面層204的厚度為10埃～30埃。所述界面層204用于增強(qiáng)所述摻雜層203與襯底200和鰭部201之間的結(jié)合強(qiáng)度，而且所述界面層204能夠在刻蝕去除第二區(qū)域220的摻雜膜時(shí)保護(hù)襯底200和鰭部201表面。

請(qǐng)參考圖7，在所述摻雜層203的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜205，所述前驅(qū)介質(zhì)膜205覆蓋位于襯底200表面的摻雜層203表面、以及位于鰭部201側(cè)壁的摻雜層203表面。

所述前驅(qū)介質(zhì)膜205用于形成隔離相鄰鰭部201的介質(zhì)層。隨著相鄰鰭部201之間的距離縮小，第一區(qū)域210或第二區(qū)域220內(nèi)相鄰鰭部201之間的距離小于或等于20納米，相鄰鰭部201之間的溝槽深寬比增大，所述介質(zhì)層的形成難度增加。為了使所形成的介質(zhì)層致密均勻、覆蓋能力良好，本實(shí)施例采用流體化學(xué)氣相沉積工藝形成所述介質(zhì)層，而所述前驅(qū)介質(zhì)膜205即所述流體化學(xué)氣相沉積工藝的前驅(qū)體。

所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的材料為含硅的可流動(dòng)材料，所述可流動(dòng)材料能夠?yàn)楹琒i-H鍵、Si-N鍵和Si-O鍵中的一種或多種聚合的聚合體。所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的形成工藝參數(shù)包括：工藝溫度為60℃～70℃，本實(shí)施例中為65℃。

所述前驅(qū)介質(zhì)膜205容易伸入相鄰鰭部201之間的溝槽并充分填充，所述前驅(qū)介質(zhì)膜205內(nèi)不易形成缺陷。而且，由于形成所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的溫度較低，在形成所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的過程中，所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子不易向鰭部201內(nèi)擴(kuò)散，從而避免了所述摻雜離子擴(kuò)散入所述鰭部201靠近頂部的區(qū)域內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述摻雜層203位于第一區(qū)域210的襯底200、鰭部201和掩膜層202表面，則所述前驅(qū)介質(zhì)膜205位于第一區(qū)域210的摻雜層203部分表面、以及第二區(qū)域220的襯底200表面和鰭部201的側(cè)壁表面。

在本實(shí)施例中，所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的表面低于或齊平于所述掩膜層202的頂部表面，則后續(xù)能夠在所述前驅(qū)介質(zhì)膜205表面和鰭部201頂部形成覆蓋介質(zhì)層，所述覆蓋介質(zhì)層的密度較高，為后續(xù)平坦化工藝提供密度較高的工作界面。在其它實(shí)施例中，所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的表面還能夠低于或齊平于所述鰭部201的頂部表面、或高于所述掩膜層202表面。

在本實(shí)施例中，還包括在形成所述前驅(qū)介質(zhì)膜205之前，在所述摻雜層203表面、襯底200表面和鰭部201的側(cè)壁和頂部表面形成阻擋層206；在所述阻擋層206表面形成所前驅(qū)介質(zhì)膜205。所述阻擋層206用于隔離所述摻雜層203和前驅(qū)介質(zhì)膜205，避免所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子向所述前驅(qū)介質(zhì)膜205內(nèi)擴(kuò)散。所述阻擋層206的材料為氮化硅；所述阻擋膜206的形成工藝能夠?yàn)樵訉映练e工藝；所述阻擋膜206的厚度為20?！?0埃。

請(qǐng)參考圖8，在所述前驅(qū)介質(zhì)膜205表面和鰭部201的頂部形成覆蓋介質(zhì)層207，所述覆蓋介質(zhì)層207的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜205。

在本實(shí)施例中，第一區(qū)域210的鰭部201頂部具有掩膜層202、摻雜層203和阻擋層206，第二區(qū)域220的鰭部201頂部具有掩膜層202和阻擋層206；所述覆蓋介質(zhì)層207位于第一區(qū)域210和第二區(qū)域220的鰭部201頂部的阻擋層206表面。

所述覆蓋介質(zhì)層207的密度較高，用于在后續(xù)的拋光工藝中保護(hù)所述前驅(qū)介質(zhì)膜205，有利于拋光形成的表面能夠保持平坦。

在本實(shí)施例中，所述覆蓋介質(zhì)層207的材料為氧化硅；所述覆蓋介質(zhì)層207的形成工藝為高密度等離子沉積(High Density Plasma，簡稱HDP)工藝；所述高密度等離子沉積工藝的參數(shù)包括：氣體包括SiH₄和O₂，所述SiH₄的流量為60sccm～130sccm，所述O₂的流量為100sccm～300sccm，射頻功率為2000W～5000W，氣壓為2毫托～8毫托。

請(qǐng)參考圖9，去除所述覆蓋介質(zhì)層207和部分前驅(qū)介質(zhì)膜205(如圖8所示)，形成前驅(qū)介質(zhì)層205a，所述前驅(qū)介質(zhì)層205a的表面低于所述鰭部201的頂部表面，且所述前驅(qū)介質(zhì)層205a暴露出部分摻雜層203。

去除所述覆蓋介質(zhì)層207和部分前驅(qū)介質(zhì)膜205的步驟包括：對(duì)所述覆蓋介質(zhì)層207進(jìn)行平坦化，直至暴露出位于鰭部201頂部的摻雜層203表面為止；在所述平坦化工藝之后，刻蝕剩余的覆蓋介質(zhì)層207和部分前驅(qū)介質(zhì)膜205，形成所述前驅(qū)介質(zhì)層205a。

所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，由于是覆蓋介質(zhì)層207的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜205的密度，在所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，所述覆蓋介質(zhì)層207各個(gè)不同位置的拋光速率均勻，能夠使被拋光表面保持平坦，從而使后續(xù)刻蝕后形成的前驅(qū)介質(zhì)層205a表面平坦。

刻蝕剩余的覆蓋介質(zhì)層207和部分前驅(qū)介質(zhì)膜205的工藝為各向同性的干法刻蝕工藝、各向異性的干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝；所述各向同性的干法刻蝕工藝為SICONI工藝。

所述SICONI工藝在各個(gè)方向上的刻蝕速率均勻，易于深入相鄰鰭部201之間進(jìn)行刻蝕，即使相鄰鰭部201之間的溝槽深寬比較大，也能夠使刻蝕后形成的前驅(qū)介質(zhì)層205a表面平坦。

所述SiCoNi刻蝕工藝的參數(shù)包括：功率10W～100W，頻率小于100kHz，刻蝕溫度為40攝氏度～80攝氏度，壓強(qiáng)為0.5托～50托，刻蝕氣體包括NH₃、NF₃、He，其中，NH₃的流量為0sccm～500sccm，NF₃的流量為20sccm～200sccm，He的流量為400sccm～1200sccm，NF₃與NH₃的流量比為1:20～5:1。

請(qǐng)參考圖10，去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的摻雜層203。

在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的摻雜層203之后，所述摻雜層203僅覆蓋襯底200表面和靠近襯底200的部分鰭部201側(cè)壁表面，則所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子僅向所述鰭部201靠近襯底200的部分區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，所述摻雜離子擴(kuò)散的區(qū)域與后續(xù)形成于鰭部201內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)底部的位置相對(duì)應(yīng)，從而使所述摻雜離子能夠用于防止源區(qū)和漏區(qū)的底部穿通。

在本實(shí)施例中，所述摻雜層203表面以及第二區(qū)域220的襯底200和鰭部201側(cè)壁表面還具有阻擋層206，因此，在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的摻雜層203之前，還包括去除第一區(qū)域210和第二區(qū)域220高于前驅(qū)介質(zhì)層205a的阻擋層206。

去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的摻雜層203和阻擋層206的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性的干法刻蝕工藝，以便去除位于鰭部201側(cè)壁表面的摻雜層203和阻擋層206。

在本實(shí)施例中，在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的摻雜層203和阻擋層206之后，去除高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的界面層204以及掩膜層202，并暴露出高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面的鰭部201側(cè)壁和頂部表面。所述界面層204的材料為氧化硅，去除所述界面層204的工藝能夠?yàn)镾ICONI工藝。在其它實(shí)施例中，還能夠在后續(xù)形成所述介質(zhì)層之后，去除所述掩膜層202。

請(qǐng)參考圖11，進(jìn)行退火工藝，使前驅(qū)介質(zhì)層205a(如圖10所示)固化形成介質(zhì)層205b，并使摻雜層203內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散入所述鰭部201內(nèi)。

所述退火工藝為快速熱退火；所述退火工藝的參數(shù)包括：溫度為950℃～1100℃，退火時(shí)間為5秒～20秒。

所述介質(zhì)層205b的材料為氧化硅。所述退火工藝的溫度較高，用于使前驅(qū)介質(zhì)層205a在含氧氣氛中固化為氧化硅材料；同時(shí)，所述退火工藝的溫度能夠驅(qū)動(dòng)所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子向所述鰭部201內(nèi)擴(kuò)散。在實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程不僅減少了退火工藝的次數(shù)，而且使摻雜離子的擴(kuò)散區(qū)域更精確易控，使得所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能更穩(wěn)定。

在本實(shí)施例中，由于在退火工藝之前，去除了高于前驅(qū)介質(zhì)層205a表面 的摻雜層203，使得所述摻雜層203內(nèi)的摻雜離子能夠僅向所述鰭部201靠近襯底200的部分區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，所述鰭部201的位置與后續(xù)形成于鰭部201內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)底部位置對(duì)應(yīng)，所述摻雜離子能夠用于避免底部穿通。

所述摻雜離子為硼離子。在所述退火工藝之后，所述摻雜層203擴(kuò)散入所述鰭部201內(nèi)的摻雜離子濃度為5E16atoms/cm³～1E19atoms/cm³。

在所述退火工藝之后，還包括：形成橫跨所述鰭部201的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋所述鰭部201的部分側(cè)壁和頂部表面；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部201內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。

在本實(shí)施例中，所述鰭部201用于形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為高K金屬柵結(jié)構(gòu)(High K Metal Gate，HKMG)，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管采用后柵(Gate Last)工藝形成。

所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于鰭部201表面的偽柵氧化層、以及位于偽柵氧化層和隔離層表面的偽柵極層。所述偽柵氧化層的材料為氧化硅，形成工藝為熱氧化工藝或原位蒸汽生成(ISSG，)工藝；所述偽柵極層的材料為多晶硅，形成工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝和化學(xué)機(jī)械拋光工藝。

所述柵極結(jié)構(gòu)還能夠包括位于偽柵氧化層和偽柵極層側(cè)壁表面的側(cè)墻。所述側(cè)墻的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或多種組合。所述側(cè)墻用于定義源區(qū)和漏區(qū)與偽柵極層之間的相對(duì)位置。

在一實(shí)施例中，所述源區(qū)和漏區(qū)的形成步驟包括：在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部201內(nèi)形成開口；采用選擇性外延沉積工藝在所述開口內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜P型離子或N型離子。所述應(yīng)力層的材料為碳化硅或硅鍺。

在形成源區(qū)和漏區(qū)之后，還包括：在所述隔離層202和鰭部201表面形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，且所述柵介質(zhì)層暴露出所述偽柵極層；去除所述偽柵極層和偽柵氧化層，在層間介質(zhì)層內(nèi)形成柵極溝槽；在所述柵極溝槽的內(nèi)壁表面形成柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層表面形成填充滿所述柵極溝槽的柵極層。其中，所述柵介質(zhì)層的材料為高k介質(zhì)材料(介電常數(shù)大于3.9)；所述柵極層的材料為金屬，所述金屬包括銅、 鎢、鋁或銀。

在一實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層和鰭部201的側(cè)壁和頂部表面之間還具有界面氧化層；所述界面氧化層的材料為氧化硅；所述界面氧化層的形成工藝能夠?yàn)闊嵫趸に?；所述界面氧化層用于增?qiáng)所述柵介質(zhì)層與鰭部201表面之間的結(jié)合強(qiáng)度。

在其它實(shí)施例中，在所述柵極層和柵介質(zhì)層之間，還能夠形成功函數(shù)層、覆蓋層(cap layer)和阻擋層(barrier layer)中的一種或多種組合。

綜上，本實(shí)施例中，在所述摻雜層的部分表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜之后，在所述前驅(qū)介質(zhì)膜表面和鰭部的頂部形成覆蓋介質(zhì)層；由于所述覆蓋介質(zhì)層的密度大于所述前驅(qū)介質(zhì)膜，能夠使去除所述覆蓋介質(zhì)層和部分前驅(qū)介質(zhì)膜之后形成的前驅(qū)介質(zhì)層表面平坦。在去除高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后，在進(jìn)行退火工藝；所述退火工藝用于使前驅(qū)介質(zhì)層固化，同時(shí)，所述前驅(qū)介質(zhì)還用于驅(qū)動(dòng)摻雜層內(nèi)的摻雜離子向鰭部內(nèi)擴(kuò)散。由于固化前驅(qū)介質(zhì)層以及向鰭部內(nèi)擴(kuò)散摻雜離子采用同一退火工藝進(jìn)行，能夠簡化工藝步驟，并減少熱預(yù)算。而且，由于去除了高于前驅(qū)介質(zhì)層表面的摻雜層之后再進(jìn)行退火工藝，則高于所述前驅(qū)角質(zhì)層的鰭部內(nèi)不會(huì)被所述摻雜層內(nèi)的摻雜離子擴(kuò)散，使得所述摻雜離子僅擴(kuò)散入所述鰭部靠近底部的區(qū)域。所述摻雜離子擴(kuò)散的區(qū)域能夠與后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)底部的位置相對(duì)應(yīng)，使所述摻雜離子能夠用于防止源區(qū)和漏區(qū)的底部穿通，從而提高以所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能和可靠性。

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(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。