鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法
【專利摘要】一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有分立的第一鰭部和第二鰭部；覆蓋所述第一鰭部、第二鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的第一摻雜層；位于半導(dǎo)體襯底的隔離層，所述隔離層的表面低于第一鰭部和第二鰭部頂端上的第一摻雜層表面；橫跨所述第一鰭部的側(cè)壁和頂端表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于隔離層上的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和第二鰭部；位于介質(zhì)層中的通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第一摻雜層；填充所述通孔的導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞用于連接偏置控制電壓。通過導(dǎo)電插塞和第一摻雜層能方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)。
【專利說明】鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝節(jié)點(diǎn)逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，來獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當(dāng)器件的特征尺寸(CD，CriticalDimens1n)進(jìn)一步下降時(shí)，即使采用后柵工藝，常規(guī)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無法滿足對(duì)器件性能的需求，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括:半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14 一般是通過對(duì)半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；隔離層11，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部14的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂端和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)12包括柵介質(zhì)層13和位于柵介質(zhì)層上的柵電極15。
[0004]現(xiàn)有的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)，通常會(huì)在半導(dǎo)體襯底10上連接偏置控制電壓，以對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是現(xiàn)有的調(diào)節(jié)方式對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的調(diào)節(jié)比較困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是如何簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的調(diào)節(jié)。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有分立的第一鰭部和第二鰭部；形成覆蓋所述第一鰭部、第二鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的第一摻雜層；在所述第一摻雜層上形成隔離層，所述隔離層的表面低于第一鰭部和第二鰭部頂端上的第一摻雜層表面；在第一摻雜層上形成橫跨所述第一鰭部的側(cè)壁和頂端的柵極結(jié)構(gòu)；在所述隔離層上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和第一摻雜層；在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第一摻雜層；在所述通孔中形成導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞用于連接偏置控制電壓。
[0007]可選的，所述第一摻雜層的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度大于第一鰭部中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
[0008]可選的，第一摻雜層的摻雜類型與第一鰭部的摻雜類型相同。
[0009]可選的，第一摻雜層的厚度為I?3納米，所述第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為 1E18 ?lE19atom/cm3。
[0010]可選的，所述第一摻雜層中摻雜的離子為硼離子、鎵離子、銦離子、磷離子、砷離子或銻離子中的一種或幾種。
[0011 ] 可選的，在形成所述隔離層之前，在所述第一摻雜層表面形成第二摻雜層，所述第二摻雜層中摻雜離子的濃度小于第一摻雜層中摻雜離子的濃度。
[0012]可選的,所述第二摻雜層中摻雜離子的濃度為5E16?5E18atom/cm3。
[0013]可選的，所述第二摻雜層的材料與第一摻雜層的材料相同，第二摻雜層的摻雜類型與第一摻雜層的摻雜類型相同。
[0014]可選的，所述第二摻雜層的厚度為0.5?3納米。
[0015]可選的，在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第二摻雜層；去除通孔內(nèi)暴露的第二摻雜層，露出第一摻雜層。
[0016]可選的，在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第二摻雜層；沿通孔對(duì)所述暴露的第二摻雜層進(jìn)行離子注入，以增加第二摻雜層中的摻雜離子的濃度。
[0017]可選的，還包括:在通孔的底部形成金屬硅化物。
[0018]可選的，形成柵極結(jié)構(gòu)后，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一鰭部?jī)?nèi)形成源/漏區(qū)。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有分立的第一鰭部和第二鰭部；覆蓋所述第一鰭部、第二鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的第一摻雜層；位于第一摻雜層上的隔離層，所述隔離層的表面低于第一鰭部和第二鰭部頂端上的第一摻雜層表面；第一摻雜層上橫跨所述第一鰭部的側(cè)壁和頂端的柵極結(jié)構(gòu)；位于隔離層上的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和第一摻雜層上；位于介質(zhì)層中的通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第一摻雜層；填充所述通孔的導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞用于連接偏置控制電壓。
[0020]可選的，所述第一摻雜層的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度大于第一鰭部中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
[0021 ] 可選的，第一摻雜層摻雜類型與第一鰭部的摻雜類型相同。
[0022]可選的，第一摻雜層的厚度為I?3納米，所述第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為 1E18 ?lE19atom/cm3。
[0023]可選的，第一摻雜層表面還具有第二摻雜層，所述第二摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度小于第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
[0024]可選的，所述第二摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為5E16?5E18atom/cm3。
[0025]可選的，所述第二摻雜層的材料與第一摻雜層的材料相同，第二摻雜層的摻雜類型與第一摻雜層的摻雜類型相同。
[0026]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):
[0027]本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，形成用于調(diào)節(jié)閾值電壓的第一摻雜層、第二鰭部和導(dǎo)電插塞等結(jié)構(gòu)，工藝過程與鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作工藝相兼容。
[0028]本發(fā)明的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，當(dāng)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管需要進(jìn)行閾值電壓的調(diào)節(jié)時(shí)，只需要將導(dǎo)電插塞連接偏置控制電壓，偏置控制電壓通過第一摻雜層傳導(dǎo)至柵極結(jié)構(gòu)下方的第一鰭部表面附近，傳輸?shù)穆窂较鄬?duì)簡(jiǎn)短，并且傳輸路徑的電阻較小，使得柵極結(jié)構(gòu)下方的第一鰭部表面附近的電勢(shì)相對(duì)于導(dǎo)電插塞上的電勢(shì)削弱較小，對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，并且對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)較為方便，另外，由于偏置控制電壓的削弱較小，因此可以較低的偏置控制電壓的實(shí)現(xiàn)閾值電壓的調(diào)節(jié)，節(jié)省功耗。
[0029]進(jìn)一步，第一摻雜層中雜質(zhì)離子的摻雜濃度大于第一鰭部中雜質(zhì)離子的摻雜濃度，所述第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為1E18?lE19atom/cm3,以減小第一摻雜層的導(dǎo)通電阻，第一摻雜層的厚度為I?3納米，第一摻雜層的厚度較薄，使得后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)對(duì)第一鰭部的控制能力不會(huì)被削弱或削弱較小。
[0030]進(jìn)一步，所述第一摻雜層的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，因此第一摻雜層不僅可以作為偏置控制電壓的傳輸路徑，而且第一摻雜層中還可以形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的部分導(dǎo)電溝道。
[0031]進(jìn)一步，第一摻雜層表面還形成有第二摻雜層，第二摻雜層可以作為第一摻雜層和柵極結(jié)構(gòu)之間的過渡層，所述第二摻雜層中摻雜離子的濃度小于第一摻雜層中摻雜離子的濃度，可以防止第一摻雜層和柵極結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生漏電流，并且第二摻雜層的材料與第一摻雜層的材料相同，第二摻雜層的摻雜類型與第一摻雜層的摻雜類型相同，第二摻雜層中可以形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的部分溝道，第一摻雜層和第二摻雜層的存在不會(huì)影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為現(xiàn)有技術(shù)轄式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0033]圖2?圖10為本發(fā)明實(shí)施例鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，通常是在半導(dǎo)體襯底10上連接偏置控制電壓Vb，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，偏置控制電壓Vb需要通過半導(dǎo)體襯底10和鰭部14才能傳導(dǎo)到柵極結(jié)構(gòu)12底部的鰭部14表面附近，使得偏置控制電壓Vb的傳導(dǎo)路徑很長(zhǎng)，傳導(dǎo)路徑上的電阻較大，因此，通過偏置控制電壓Vb施加在柵極結(jié)構(gòu)12底部的鰭部14表面的電勢(shì)是很小的，不利于對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的調(diào)節(jié)，偏置控制電壓Vb對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)能力較弱。而為了增強(qiáng)偏置控制電壓Vb對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)能力，一種做法是增加半導(dǎo)體襯底10和鰭部14中雜質(zhì)離子的摻雜濃度，但是這樣會(huì)對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能有較大的影響，另外一種做法是增大偏置控制電壓值，這樣會(huì)帶來較大的功耗。
[0035]為此，本發(fā)明提出一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，借助第二鰭部和第一摻雜層能非常方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管閾值電壓的調(diào)節(jié)。
[0036]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)施例作詳細(xì)的說明。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0037]圖2?圖10為本發(fā)明實(shí)施例鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]參考圖2，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200上形成有分立的第一鰭部201和第二鰭部202。
[0039]所述半導(dǎo)體襯底200可以是硅或者絕緣體上硅(SOI )，所述半導(dǎo)體襯底200也可以是鍺、鍺硅、砷化鎵或者絕緣體上鍺，本實(shí)施中所述半導(dǎo)體襯底200的材料為硅。
[0040]所述第一鰭部201后續(xù)作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的鰭部，第二鰭部202作為假鰭部(dummy Fin)，第二鰭部202后續(xù)作為第一摻雜層的載體，第二鰭部202和第一鰭部201在同一工藝步驟中形成，第二鰭部202的存在，使得后續(xù)隔離層工藝和插塞工藝能與鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成工藝相兼容。
[0041]本實(shí)施例中，第一鰭部201和第二鰭部202通過刻蝕半導(dǎo)體襯底200形成，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第一鰭部201和第二鰭部202通過外延工藝形成。所述第一鰭部201中根據(jù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類型不同摻雜有不同類型的雜質(zhì)離子，第一鰭部202也可以摻雜或不摻雜雜質(zhì)離子。當(dāng)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，第一鰭部201中摻雜有N型雜質(zhì)離子；當(dāng)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，第一鰭部201中摻雜有P型雜質(zhì)離子。
[0042]所述第一鰭部201的數(shù)量大于等于一個(gè)，本實(shí)施例中，以兩個(gè)第一鰭部201作為示例，所述兩個(gè)第一鰭部201為一個(gè)多鰭部場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Multiple-FINFET)的兩個(gè)子鰭部，后續(xù)在兩個(gè)第一鰭部201上形成一個(gè)橫跨兩者的柵極結(jié)構(gòu)。
[0043]所述第二鰭部202的數(shù)量至少為一個(gè)，本實(shí)施例中所述第二鰭部202的數(shù)量為一個(gè)。
[0044]接著，參考圖3，形成覆蓋所述第一鰭部201、第二鰭部202和半導(dǎo)體襯底200表面的第一摻雜層203。
[0045]所述第一摻雜層203后續(xù)作為偏置控制電壓的傳輸路徑，第一摻雜層203的摻雜濃度較高，第一摻雜層203中雜質(zhì)離子的摻雜濃度大于第一鰭部201中雜質(zhì)離子的摻雜濃度，所述第一摻雜層203中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為1E18?lE19atom/cm3，以減小第一摻雜層203的導(dǎo)通電阻，第一摻雜層203的厚度較薄，第一摻雜層203的厚度為I?3納米，使得后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)對(duì)第一鰭部的控制能力不會(huì)被削弱或削弱較小。
[0046]所述第一摻雜層203的材料為摻雜的半導(dǎo)體材料,所述摻雜的半導(dǎo)體材料可以為摻雜的多晶娃、摻雜的碳化娃或摻雜的娃鍺，因此第一摻雜層203不僅可以作為偏置控制電壓的傳輸路徑，而且第一摻雜層203中還可以形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的部分導(dǎo)電溝道。本實(shí)施例中，所述第一摻雜層203的材料為摻雜的多晶娃。本發(fā)明的其他實(shí)施例中，第一摻雜層203的材料為摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，根據(jù)待形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類型不同，選擇第一摻雜層203的材料，以提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管溝道區(qū)載流子的遷移率，具體的，當(dāng)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P型時(shí)，第一摻雜層203的材料為摻雜的硅鍺，當(dāng)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型時(shí),第一摻雜層203的材料為摻雜的碳化娃。
[0047]本實(shí)施例中，第一摻雜層203摻雜類型與第一鰭部201的摻雜類型相同，使得第一摻雜層203中可以形成部分導(dǎo)電溝道。具體的，當(dāng)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，第一鰭部201中摻雜有N型雜質(zhì)離子，相應(yīng)的，第一摻雜層203摻雜有N型雜質(zhì)離子，比如:磷離子、砷離子或銻離子一種或幾種；當(dāng)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，第一鰭部201中摻雜有P型雜質(zhì)離子，相應(yīng)的，第一摻雜層203摻雜有P型雜質(zhì)離子，比如硼離子、鎵離子或銦離子中的一種或幾種。
[0048]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，第一摻雜層203摻雜類型可以與第一鰭部201的摻雜類型不相同，可以對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0049]本實(shí)施例中，形成所述第一摻雜層203的工藝為原位摻雜選擇性外延沉積工藝，原位摻雜選擇性外延沉積工藝的溫度是600?1100攝氏度，壓強(qiáng)I?500托，硅源氣體是SiH4或DCS，鍺源氣體是GeH4,選擇性氣體為HCl或氯氣，載氣為氫氣，雜質(zhì)源氣體為B2H6或8匕、？比或八別3等，其中硅源氣體、鍺源氣體、HCl的流量均為I?lOOOsccm，氫氣的流量是0.1 ?50slmo
[0050]需要說明的是，可以通過刻蝕工藝去除半導(dǎo)體襯底上的第一鰭部和第二鰭部區(qū)域之外的第一摻雜層。
[0051 ] 接著，請(qǐng)參考圖4，在所述第一摻雜層203表面形成第二摻雜層204，所述第二摻雜層204中摻雜離子的濃度小于第一摻雜層203中摻雜離子的濃度。
[0052]第二摻雜層203作為第一摻雜層203和后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)之間的過渡層，所述第二摻雜層204中摻雜離子的濃度小于第一摻雜層203中摻雜離子的濃度，可以防止第一摻雜層203和柵極結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生漏電流,并且第二摻雜層204的材料與第一摻雜層203的材料相同，第二摻雜層204的摻雜類型與第一摻雜層203的摻雜類型相同，第二摻雜層204中可以形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的部分溝道，第一摻雜層203和第二摻雜層203的存在不會(huì)影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通。
[0053]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二摻雜層204與第一摻雜層203的材料可以不相同，第二摻雜層204的摻雜類型與第一摻雜層203的摻雜類型也可以不相同。
[0054]第二摻雜層204的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第二摻雜層204中摻雜的雜質(zhì)離子為P型雜質(zhì)離子或N型雜質(zhì)離子。本實(shí)施例中，所述第二摻雜層204的材料為摻雜的多晶硅，第二摻雜層204形成工藝為原位摻雜選擇性外延工藝。
[0055]所述第二外延層204的厚度小于或等于第一外延層203的厚度，所述第二外延層204的厚度為0.5?3納米，所述第二摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為5E16?5E18atom/
3
cm ο
[0056]本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二掩膜層的厚度可以大于第一摻雜層的厚度。
[0057]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以采用刻蝕工藝去除半導(dǎo)體襯底和第二鰭部上的部分第二摻雜層，保留第一鰭部側(cè)壁和頂端上的第二摻雜層。
[0058]需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以不形成第二摻雜層，直接在形成第一摻雜層后進(jìn)行后續(xù)的工藝。
[0059]接著，請(qǐng)參考圖5，在所述第二摻雜層204上形成隔離層205，所述隔離層205的表面低于第一鰭部201和第二鰭部202頂端上的第一摻雜層203的表面。
[0060]所述隔離層205用于隔離相鄰的鰭部上的第一摻雜層203和第二摻雜層204，還用于隔離后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體襯底200上的第一摻雜層203和第二摻雜層204。
[0061]所述隔離層205的材料可以為氧化硅，隔離層205形成的具體過程為:形成覆蓋所述第二摻雜層204的隔離材料層(圖中未示出);然后平坦化所述隔離材料層，使隔離層材料層的表面與第一鰭部201和第二鰭部202上的第二摻雜層204的表面平齊；然后回刻蝕平坦化后的隔離材料層，使得剩余的隔離材料層的表面低于第一鰭部201和第二鰭部202頂端表面。
[0062]接著，請(qǐng)參考圖6，形成橫跨所述第一鰭部201的側(cè)壁和頂端表面的柵極結(jié)構(gòu)208，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋所述第一鰭部的側(cè)壁上頂端的第二摻雜層204。
[0063]所述柵極結(jié)構(gòu)208包括柵介質(zhì)層206和位于柵介質(zhì)層206上的柵電極207,以及位于柵介質(zhì)層206和柵極207兩側(cè)側(cè)壁的側(cè)墻(圖中未示出)。
[0064]本實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)208為金屬柵極結(jié)構(gòu)，所述柵介質(zhì)層206為高介電常數(shù)材料，例如可以為HfO2, HfS1, HfS1N, HfTaO, HfZrO, Al2O3和ZrO2中的一種或幾種，所述柵電極207的材料為金屬，例如可以為Al，Cu，Ti。金屬柵極結(jié)構(gòu)采用后柵工藝形成，在此不再贅述。
[0065]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)為多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，柵介質(zhì)層材料為氧化硅，柵電極材料為多晶硅。
[0066]在形成柵極結(jié)構(gòu)208后，還包括:對(duì)柵極結(jié)構(gòu)208兩側(cè)的第一鰭部201內(nèi)進(jìn)行離子注入，形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源/漏區(qū)。
[0067]接著，請(qǐng)參考圖7，在所述隔離層205上形成介質(zhì)層209，所述介質(zhì)層209覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)208和第二摻雜層204,且介質(zhì)層209的表面高于柵極結(jié)構(gòu)208的頂部表面。
[0068]所述介質(zhì)層209的材料為氧化硅、氮化硅或低介電常數(shù)材料等。介質(zhì)層209的形成工藝為化學(xué)氣相沉積。
[0069]然后,請(qǐng)參考圖8,在所述介質(zhì)層209中形成通孔210,所述通孔210暴露出第二鰭部202頂端上的第二摻雜層204表面(或第一摻雜層203表面)。
[0070]刻蝕所述介質(zhì)層209的工藝為等離子體刻蝕工藝，在刻蝕所述介質(zhì)層209之前，在所述介質(zhì)層209上形成圖形化的光刻膠或者圖形化的掩膜層。
[0071]所述通孔210中后續(xù)用于填充金屬材料，形成用于連接偏置控制電壓的導(dǎo)電插塞。
[0072]在形成通孔210中，在所述介質(zhì)層209中還可以形成包括柵極結(jié)構(gòu)208表面的第二通孔、以及暴露源區(qū)和漏區(qū)表面的第三通孔，后續(xù)在第二通孔和第三通孔中填充金屬材料，形成第二導(dǎo)電插塞和第三導(dǎo)電插塞。
[0073]參考圖9，去除通孔210底部暴露的第二摻雜層204。
[0074]由于第二摻雜層204中摻雜離子的濃度較低，為了減小后續(xù)通孔210中形成的導(dǎo)電插塞與第一摻雜層203之間的接觸電阻，本實(shí)施例中，需要去除通孔210底部暴露的第二慘雜層204。
[0075]去除通孔210底部暴露的第二摻雜層204工藝為濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝。濕法刻蝕工藝采用的溶液為TMAH (四甲基氫氧化氨溶液)或氫氧化鉀，干法刻蝕采用的氣體為含氟或含氯的氣體。
[0076]由于刻蝕去除第二摻雜層204可能會(huì)對(duì)第一摻雜層造成過刻蝕或損傷，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以不去除通孔210底部的第二摻雜層204，而是采用離子注入工藝對(duì)通孔210底部的第二摻雜層204進(jìn)行離子注入，以增加通孔210底部的第二摻雜層204中離子的摻雜濃度，減小通孔210底部的第二摻雜層204的電阻。離子注入的離子類型與第二摻雜層204中本身的摻雜離子類型相同。
[0077]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，不去除通孔210底部的第二摻雜層204時(shí)，進(jìn)行金屬硅化物工藝，在通孔210的底部形成金屬硅化物層，增加后續(xù)形成的導(dǎo)電插塞第一摻雜層203的粘附性能，并減小導(dǎo)電插塞與第一摻雜層203的接觸電阻。金屬硅化物工藝的具體過程為:在所述通孔210的側(cè)壁和底部以及介質(zhì)層209上形成金屬層，比如鎳金屬層或鈷金屬層；對(duì)所述金屬層進(jìn)行退火，金屬層中的金屬與第二摻雜層204中的硅反應(yīng)，形成金屬硅化物；然后去除未反應(yīng)的金屬層。
[0078]最后，參考圖10，在所述通孔210 (參考圖9)中形成導(dǎo)電插塞211，所述導(dǎo)電插塞211用于連接偏置控制電壓。
[0079]所述導(dǎo)電插塞211的材料為金屬，比如銅、鋁或鎢等。
[0080]在通孔210中形成導(dǎo)電插塞211之前，還包括:在通孔210的側(cè)壁形成阻擋層(圖中未示出)，以防止導(dǎo)電插塞211中的金屬原子向介質(zhì)層209中擴(kuò)散。所述阻擋層可以為Ti/TiN雙層結(jié)構(gòu)或者Ta/TaN雙層結(jié)構(gòu)，所述阻擋層也可以為單層結(jié)構(gòu)。
[0081]當(dāng)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管需要進(jìn)行閾值電壓的調(diào)節(jié)時(shí)，只需要將導(dǎo)電插塞211連接偏置控制電壓，偏置控制電壓通過第一摻雜層203傳導(dǎo)至柵極結(jié)構(gòu)208下方的第一鰭部201表面附近，傳輸?shù)穆窂较鄬?duì)簡(jiǎn)短，并且傳輸路徑的電阻較小，使得柵極結(jié)構(gòu)208下方的第一鰭部201表面附近的電勢(shì)相對(duì)于導(dǎo)電插塞211上的電勢(shì)削弱較小，對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，并且對(duì)閾值電壓的調(diào)節(jié)較為方便，另外，由于偏置控制電壓的削弱較小，因此可以以較低的偏置控制電壓的實(shí)現(xiàn)閾值電壓的調(diào)節(jié)，節(jié)省功耗。
[0082]上述方法形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，參考圖10，包括:
[0083]半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200上形成有分立的第一鰭部201和第二鰭部202 ;覆蓋所述第一鰭部201、第二鰭部202和半導(dǎo)體襯底200表面的第一摻雜層203 ;位于第一摻雜層203上的隔離層205，所述隔離層205的表面低于第一鰭部201和第二鰭部202頂端上的第一摻雜層203表面；位于第一摻雜層203上橫跨所述第一鰭部201的側(cè)壁和頂端的柵極結(jié)構(gòu)208 ;位于隔離層205上的介質(zhì)層209，所述介質(zhì)層209覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)208和第一摻雜層203 ;位于介質(zhì)層209中的通孔，所述通孔暴露出第二鰭部202頂端上的第一摻雜層；填充所述通孔的導(dǎo)電插塞211，所述導(dǎo)電插塞211用于連接偏置控制電壓。
[0084]所述第一摻雜層203表面還具有第二摻雜層204，所述第二摻雜層204中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度小于第一摻雜層203中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
[0085]所述第一摻雜層203中摻雜離子的濃度為1E18?lE19atom/cm3，所述第二摻雜層204中摻雜離子的濃度為5E16?5E18atom/cm3。第一摻雜層203中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度大于第一鰭部201中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
[0086]所述第二摻雜層204的材料與第一摻雜層203的材料相同，第二摻雜層204的摻雜類型與第一摻雜層203的摻雜類型相同。所述第一摻雜層203的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第一摻雜層的材料。
[0087]第一摻雜層203的厚度為I?3納米，第二摻雜層204的厚度為0.5?3納米。
[0088]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)。
【權(quán)利要求】
1.一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有分立的第一鰭部和第二鰭部； 形成覆蓋所述第一鰭部、第二鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的第一摻雜層； 在所述第一摻雜層上形成隔離層，所述隔離層的表面低于第一鰭部和第二鰭部頂端上的第一摻雜層表面； 在第一摻雜層上形成橫跨所述第一鰭部的側(cè)壁和頂端的柵極結(jié)構(gòu)； 在所述隔離層上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和第一摻雜層； 在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第一摻雜層； 在所述通孔中形成導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞用于連接偏置控制電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一摻雜層的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度大于第一鰭部中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
3.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，第一摻雜層的摻雜類型與第一鰭部的摻雜類型相同。
4.如權(quán)利要求3所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，第一摻雜層的厚度為I?3納米，所述第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為1E18?lE19atom/cm3。
5.如權(quán)利要求3所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一摻雜層中摻雜的離子為硼離子、鎵離子、銦離子、磷離子、砷離子或銻離子中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述隔離層之前，在所述第一摻雜層表面形成第二摻雜層，所述第二摻雜層中摻雜離子的濃度小于第一摻雜層中摻雜離子的濃度。
7.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二摻雜層中慘雜離子的濃度為5E16?5E18atom/cm3。
8.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二摻雜層的材料與第一摻雜層的材料相同，第二摻雜層的摻雜類型與第一摻雜層的摻雜類型相同。
9.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二摻雜層的厚度為0.5?3納米。
10.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第二摻雜層；去除通孔內(nèi)暴露的第二摻雜層，露出第一摻雜層。
11.如權(quán)利要求6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，在所述介質(zhì)層中形成通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第二摻雜層；沿通孔對(duì)所述暴露的第二摻雜層進(jìn)行離子注入，以增加第二摻雜層中的摻雜離子的濃度。
12.如權(quán)利要求1或6所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在通孔的底部形成金屬硅化物。
13.如權(quán)利要求1所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，形成柵極結(jié)構(gòu)后，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一鰭部?jī)?nèi)形成源/漏區(qū)。
14.一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有分立的第一鰭部和第二鰭部； 覆蓋所述第一鰭部、第二鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的第一摻雜層； 位于第一摻雜層上的隔離層，所述隔離層的表面低于第一鰭部和第二鰭部頂端上的第一摻雜層表面； 位于第一摻雜層上橫跨所述第一鰭部的側(cè)壁和頂端的柵極結(jié)構(gòu)； 位于隔離層上的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和第一摻雜層； 位于介質(zhì)層中的通孔，所述通孔暴露出第二鰭部頂端上的第一摻雜層； 填充所述通孔的導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞用于連接偏置控制電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第一摻雜層的材料為摻雜的多晶硅、摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺，第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度大于第一鰭部中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
16.如權(quán)利要求14所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，第一摻雜層摻雜類型與第一鰭部的摻雜類型相同。
17.如權(quán)利要求15所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，第一摻雜層的厚度為I?3納米，所述第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為1E18?lE19atom/cm3。
18.如權(quán)利要求14所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，第一摻雜層表面還具有第二摻雜層，所述第二摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度小于第一摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度。
19.如權(quán)利要求18所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第二摻雜層中摻雜的雜質(zhì)離子的濃度為5E16?5E18atom/cm3。
20.如權(quán)利要求18所述的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述第二摻雜層的材料與第一摻雜層的材料相同，第二摻雜層的摻雜類型與第一摻雜層的摻雜類型相同。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104253046SQ201310259904
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】三重野文健 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司