鰭式場效應(yīng)管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)遵循摩爾定律的發(fā)展趨勢不斷 減小。為了適應(yīng)工藝節(jié)點(diǎn)的減小，不得不不斷縮短MOSFET場效應(yīng)管的溝道長度。溝道長度 的縮短具有增加芯片的管芯密度，增加 MOSFET場效應(yīng)管的開關(guān)速度等好處。
[0003] 然而，隨著器件溝道長度的縮短，器件源極與漏極間的距離也隨之縮短，這樣一 來柵極對溝道的控制能力變差，柵極電壓夾斷（pinch off)溝道的難度也越來越大，使得 亞閾值漏電（subthreshold leakage)現(xiàn)象，即所謂的短溝道效應(yīng)（SCE :short_channel effects)更容易發(fā)生。
[0004] 因此，為了更好的適應(yīng)器件尺寸按比例縮小的要求，半導(dǎo)體工藝逐漸開始從平面 MOSFET晶體管向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡，如鰭式場效應(yīng)管（FinFET)。 FinFET中，柵至少可以從兩側(cè)對超薄體（鰭部）進(jìn)行控制，具有比平面MOSFET器件強(qiáng)得多 的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)；且FinFET相對于其他器件，具有更 好的現(xiàn)有的集成電路制作技術(shù)的兼容性。
[0005] 然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的問題是避免由于鰭部側(cè)壁形成有側(cè)墻而造成鰭部側(cè)壁無法形成金 屬接觸層，避免鰭式場效應(yīng)管的接觸電阻過大。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，包括：提供襯底，所 述襯底表面形成有若干分立的鰭部，且所述襯底表面形成有橫跨鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；在所述 柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁和上表面、鰭部側(cè)壁和上表面以及襯底表面形成側(cè)墻膜；采用各向異性刻蝕 工藝回刻蝕所述側(cè)墻膜，去除位于襯底表面、柵極結(jié)構(gòu)上表面以及鰭部上表面的側(cè)墻膜，在 柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成第一側(cè)墻，在鰭部側(cè)壁形成第二側(cè)墻；對所述第一側(cè)墻進(jìn)行摻雜處理，降 低各向同性刻蝕工藝對第一側(cè)墻的刻蝕速率；采用各向同性刻蝕工藝刻蝕去除所述第二側(cè) 墻，暴露出鰭部側(cè)壁，保留位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的第一側(cè)墻；在所述第一側(cè)墻兩側(cè)的鰭部內(nèi)形 成摻雜區(qū)；在所述鰭部側(cè)壁和上表面形成金屬接觸層。
[0008] 可選的，在對第一側(cè)墻進(jìn)行摻雜處理后，第一側(cè)墻材料的相對介電常數(shù)降低。
[0009] 可選的，所述摻雜處理的摻雜離子為C或0。
[0010] 可選的，在進(jìn)行摻雜處理后，第一側(cè)墻材料中C原子濃度為5E13atom/cm3至 5E15atom/cm3, 0 原子濃度為 5E13atom/cm3 至 5E15atom/cm3。
[0011] 可選的，所述摻雜處理的工藝為離子注入，離子注入的工藝參數(shù)為：離子注入能量 為 Ikev 至 50kev，離子注入劑量為 5E13atom/cm2 至 5E15atom/cm2。
[0012] 可選的，在形成第一側(cè)墻后進(jìn)行摻雜處理，所述摻雜處理的工藝步驟包括：形成覆 蓋于所述鰭部、第二側(cè)墻以及襯底的圖形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層暴露出第 一側(cè)墻表面；對所述第一側(cè)墻進(jìn)行摻雜處理，降低刻蝕工藝對第一側(cè)墻的刻蝕速率；去除 所述圖形化的光刻膠層。
[0013] 可選的，在形成第一側(cè)墻前進(jìn)行摻雜處理，所述摻雜處理的工藝步驟包括：在所 述鰭部側(cè)壁和上表面的側(cè)墻膜表面形成圖形化的光刻膠層，且暴露出柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻 膜；對所述暴露出的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻膜進(jìn)行摻雜處理，降低刻蝕工藝對柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁 的側(cè)墻膜的刻蝕速率；去除所述圖形化的光刻膠層；回刻蝕所述側(cè)墻膜，在柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁 形成第一側(cè)墻，在鰭部側(cè)壁形成第二側(cè)墻，且刻蝕工藝對第二側(cè)墻的刻蝕速率大于對第一 側(cè)墻的刻蝕速率。
[0014] 可選的，所述各向同性刻蝕工藝為濕法刻蝕。
[0015] 可選的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液體為磷酸溶液，其中，磷酸質(zhì)量百分比為65% 至85%，溶液溫度為120度至200度。
[0016] 可選的，采用低壓化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或等離子體化學(xué)氣相沉積工藝形成 所述側(cè)墻膜。
[0017] 可選的，所述側(cè)墻膜的材料為氮化硅。
[0018] 可選的，形成所述側(cè)墻膜的工藝參數(shù)為：反應(yīng)氣體包括硅源氣體和氮源氣體，其 中，硅源氣體為SiH4、Si2H6、Si2Cl 6、SiH2Cl2或雙叔丁基氨基硅燒，氮源氣體為NH3,硅源氣體 流量為0· Olslm至3slm，氮源氣體流量為0· 02slm至5slm，反應(yīng)腔室溫度為300度至800 度，反應(yīng)腔室壓強(qiáng)為0. 05毫托至30托。
[0019] 可選的，所述側(cè)墻膜的厚度為1納米至15納米。
[0020] 可選的，所述第一側(cè)墻為偏移側(cè)墻或主側(cè)墻。
[0021] 可選的，所述第一側(cè)墻為偏移側(cè)墻，在第一側(cè)墻兩側(cè)的鰭部和襯底內(nèi)形成輕摻雜 區(qū)。
[0022] 可選的，所述第一側(cè)墻為主側(cè)墻，在第一側(cè)墻兩側(cè)的鰭部和襯底內(nèi)形成重?fù)诫s區(qū)。
[0023] 可選的，所述金屬接觸層的材料為金屬硅化物。
[0024] 可選的，形成金屬接觸層的工藝步驟包括：在鰭部側(cè)壁和上表面形成金屬層；對 所述金屬層進(jìn)行退火處理，金屬層材料與鰭部材料發(fā)生金屬硅化反應(yīng)，在鰭部側(cè)壁和上表 面形成金屬接觸層。
[0025] 可選的，在相鄰鰭部之間的襯底表面形成隔離結(jié)構(gòu)，且隔離結(jié)構(gòu)頂部表面低于鰭 部頂部表面。
[0026] 可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)為柵介質(zhì)層、柵導(dǎo)電層和柵掩蔽層的疊層結(jié)構(gòu)。
[0027] 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)：
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例中，在鰭部側(cè)壁和上表面、柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁和上表面以及襯底表面形 成側(cè)墻膜；采用各向異性刻蝕工藝回刻蝕所述側(cè)墻膜后，在柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成第一側(cè)墻，同 時由于各向異性刻蝕工藝的特點(diǎn)，導(dǎo)致鰭部側(cè)壁的側(cè)墻膜被保留，使得鰭部側(cè)壁形成第二 側(cè)墻；對第一側(cè)墻進(jìn)行摻雜處理，以降低各向同性刻蝕工藝對第一側(cè)墻的刻蝕速率，因此當(dāng) 采用各向同性刻蝕工藝刻蝕去除第二側(cè)墻時，第一側(cè)墻幾乎不會受到損傷，使得柵極結(jié)構(gòu) 側(cè)壁的第一側(cè)墻被保留，而暴露出鰭部側(cè)壁表面；由于鰭部側(cè)壁表面被暴露出來，因此除在 鰭部上表面形成金屬接觸層外，所述金屬層還位于鰭部側(cè)壁表面，從而增加了金屬接觸層 的面積，降低鰭式場效應(yīng)管的接觸電阻，進(jìn)而提高鰭式場效應(yīng)管的響應(yīng)速度，同時提高鰭式 場效應(yīng)管與其他器件電連接的能力。
[0029] 進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例中，所述摻雜處理的摻雜離子為C或0,由于C或0本身具有 較強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此對第一側(cè)墻摻雜C或0后，第一側(cè)墻的穩(wěn)定性得到提高，各向同性刻蝕 工藝對第一側(cè)墻的刻蝕速率減?。徊⑶?，本發(fā)明實(shí)施例中，第一側(cè)墻的材料為氮化硅，摻碳 的氮化硅、摻碳氧的氮化硅以及摻氧的氮化硅的相對介電常數(shù)均小于氮化硅的相對介電常 數(shù)，因此，對第一側(cè)墻進(jìn)行摻雜處理后，第一側(cè)墻材料的相對介電常數(shù)降低，從而降低了第 一側(cè)墻的耦合電容，減弱了第一側(cè)墻的電容耦合帶來的不良影響，進(jìn)一步優(yōu)化鰭式場效應(yīng) 管的電學(xué)性能。
【附圖說明】
[0030] 圖1至圖12是本發(fā)明一實(shí)施例鰭式場效應(yīng)管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖13至圖20為本發(fā)明另一實(shí)施例鰭式場效應(yīng)管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)提供的鰭式場效應(yīng)管的電學(xué)性能有待提高，例如，鰭式 場效應(yīng)管的接觸電阻較大，鰭式場效應(yīng)管的響應(yīng)速率低，且鰭式場效應(yīng)管與其他器件電連 接的能力弱。
[0033] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鰭式場效應(yīng)管的接觸電阻較大、且與其他器件電連接的能力弱的原 因?yàn)椋簽榱私档亡捠綀鲂?yīng)管的接觸電阻，并且使鰭式場效應(yīng)管與其他器件電連接，通常在 鰭式場效應(yīng)管的源漏區(qū)形成金屬接觸層，例如，所述金屬接觸層的材料為NiSi，以期降低鰭 式場效應(yīng)管的接觸電阻，提高鰭式場效應(yīng)管的響應(yīng)速度，并且，通過所述金屬接觸層還可以 使鰭式場效應(yīng)管與其他器件電連接；然而，現(xiàn)有技術(shù)形成鰭式場效應(yīng)管的過程中，鰭部側(cè)壁 難以形成金屬接觸層，因此形成的鰭式場效應(yīng)管的金屬接觸層面積非常的小，從而造成了 鰭式場效應(yīng)管的響應(yīng)速度很慢，并且與其他器件電連接能力弱的問題。
[0034] 針對鰭式場效應(yīng)管的形成方法進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鰭部側(cè)壁難以形成金屬接觸 層的原因在于：在形成鰭式場效應(yīng)管的過程中，為了保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁且為形成源漏區(qū)提 供掩膜，一般的，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻。形成側(cè)墻的工藝步驟包括：形成覆蓋于鰭部側(cè) 壁和上表面、柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁和上表面以及襯底表面的側(cè)墻膜；采用各向異性刻蝕工藝回刻 蝕所述側(cè)墻膜，刻蝕去除位于鰭部上表面、柵極結(jié)構(gòu)上表面以及襯底表面的側(cè)墻膜，在柵極 結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成側(cè)墻。然而，由于各向異性刻蝕工藝具有垂直于襯底方向的刻蝕速率遠(yuǎn)大于 平行于襯底方向的刻蝕速率的特性，因此，在柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成側(cè)墻的同時，鰭部側(cè)壁的側(cè) 墻膜也保留了下來，使得鰭部側(cè)壁形成有側(cè)墻材料。側(cè)墻材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化 硅，而金屬接觸層的材料一般為NiSi，因此難以將側(cè)墻材料轉(zhuǎn)化為金屬接觸層材料，使得難 以在鰭部側(cè)壁形成金屬接觸層，進(jìn)而造成鰭式場效應(yīng)管的響應(yīng)速度過低，且與其他器件的 電連接能力弱。
[0035] 為此，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)管的形成方法，提供襯底，所述襯底表面形成有 若干分立的鰭