鳍式场效应管的形成方法技术

一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供包括第一区域和第二区域的衬底；在衬底表面形成金刚石膜；在第一区域金刚石膜内形成第一通孔，在第二区域金刚石膜内形成第二通孔；在第二通孔底部表面形成第一绝缘层；形成位于第一通孔底部表面的第一外延层以及位于第一外延层顶部表面的第一本征层，第一外延层内含有第一防穿通离子；在第一本征层顶部表面形成第二绝缘层；去除第一绝缘层；形成位于第二通孔底部表面的第二外延层以及位于第二外延层顶部表面的第二本征层，第二外延层内含有第二防穿通离子；去除第二绝缘层；回刻蚀去除部分厚度的金刚石膜形成金刚石层，暴露出第一本征层侧壁和第二本征层侧壁。本发明专利技术改善了鳍式场效应管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。然而，现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，改善鳍式场效应管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述衬底表面形成金刚石膜；刻蚀所述金刚石膜，在所述第一区域金刚石膜内形成第一通孔，在所述第二区域金刚石膜内形成第二通孔；在所述第二通孔底部表面形成第一绝缘层；在形成所述第一绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第一通孔底部表面的第一外延层以及位于第一外延层顶部表面的第一本征层，其中，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一本征层填充满所述第一通孔；在所述第一本征层顶部表面形成第二绝缘层；去除所述第一绝缘层；在形成所述第二绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第二通孔底部表面的第二外延层以及位于第二外延层顶部表面的第二本征层，其中，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二本征层填充满所述第二通孔；去除所述第二绝缘层；回刻蚀去除部分厚度的金刚石膜形成金刚石层，所述金刚石层暴露出第一本征层侧壁表面和第二本征层侧壁表面。可选的，所述金刚石膜材料的热导率高于氧化硅的热导率。可选的，所述金刚石膜的材料为金刚石或类金刚石。可选的，形成所述金刚石膜的工艺参数包括：将衬底加热至200℃～450℃之后，将所述衬底置于碳氢化合物气体的等离子体中，在所述衬底施加500V～20kV的负脉冲偏压。可选的，所述第一防穿通离子为N型离子或P型离子；所述第二防穿通离子为N型离子或P型离子。可选的，所述N型离子包括P离子；所述P型离子包括B离子。可选的，所述第一外延层的材料为硅、锗、锗化硅或碳化硅；所述第二外延层的材料为硅、锗、锗化硅或碳化硅。可选的，采用外延工艺形成所述第一本征层；采用外延工艺形成所述第二本征层。可选的，所述第一本征层的材料为III-V族元素化合物材料；所述第二本征层的材料为III-V族元素化合物材料。可选的，所述III-V族元素化合物材料包括InGaAs、GaAs、InAs或InSb。可选的，所述第一区域为NMOS区域或PMOS区域；所述第二区域为NMOS区域或PMOS区域。可选的，所述第一区域为NMOS区域，所述第一防穿通离子为P型离子；所述第二区域为PMOS区域，所述第二防穿通离子为N型离子。可选的，所述第一区域为NMOS区域，所述第一防穿通离子为P型离子；所述第二区域为PMOS区域，所述第二防穿通离子为N型离子。可选的，所述第一外延层的材料为含有硼离子的硅，其中，硼离子浓度范围为1E19atom/cm3～5E21atom/cm3。可选的，所述第二外延层的材料为含有磷离子的硅，其中，磷离子浓度范围为1E19atom/cm3～6E21atom/cm3。可选的，所述第一区域衬底内形成有第一阱区，所述第一阱区的掺杂类型与第一防穿通离子类型相同，且所述第一外延层内的第一防穿通离子掺杂浓度大于第一阱区的掺杂浓度；所述第二区域衬底内形成有第二阱区，所述第二阱区的掺杂类型与第一防穿通离子类型相同，且所述第二外延层内的第二防穿通离子浓度大于第二阱区的掺杂浓度。可选的，形成所述第一绝缘层的工艺步骤包括：在所述第一通孔底部表面和第二通孔底部表面形成第一绝缘层；在所述第二通孔底部表面的第一绝缘层表面形成第一图形层；以所述第一图形层为掩膜，刻蚀去除位于第一通孔底部表面的第一绝缘层。可选的，所述第一绝缘层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选的，去除所述第一绝缘层的工艺步骤包括：在所述第二绝缘层表面形成第二图形层；以所述第二图形层为掩膜，刻蚀去除位于第二通孔底部表面的第一绝缘层。可选的，在回刻蚀去除部分厚度的金刚石膜之前，还包括步骤：对所述第一本征层和第二本征层进行平坦化处理，去除高于金刚石膜顶部表面的第一本征层和第二本征层，还去除所述第二绝缘层。可选的，采用干法刻蚀工艺或SiCoNi刻蚀系统进行所述回刻蚀。可选的，还包括步骤：形成横跨所述第一本征层的第一栅极结构，所述第一栅极结构覆盖第一本征层部分顶部表面和侧壁表面；在所述第一栅极结构两侧的第一本征层内形成第一源漏区；形成横跨所述第二本征层的第二栅极结构，所述第二栅极结构覆盖第二本征层部分顶部表面和侧壁表面；在所述第二栅极结构两侧的第二本征层内形成第二源漏区。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应管的形成方法的技术方案中，在第一区域金刚石膜内形成第一通孔，在第二区域金刚石膜内形成第二通孔；然后在第二通孔表面形成第一绝缘层；然后形成位于第一通孔底部表面的第一外延层以及位于第一外延层顶部表面的第一本征层，第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一绝缘层能够避免外延工艺过程中在第二通孔内外延生长薄膜。第一本征层为第一区域的鳍部，所述第一外延层在第一区域鳍部之前形成，从而避免第一外延层的形成工艺对第一区域鳍部造成不良影响，使得第一区域鳍部保持良好的性能，且第一外延层能够阻止第一本征层内待形成的源区和漏区之间的穿通现象。接着，在第一本征层顶部表面形成第二绝缘层；采用外延工艺，形成位于第二通孔底部表面的第二外延层以及位于第二外延层顶部表面的第二本征层，其中，第二外延层内含有第二防穿通离子，第二本征层作为第二区域的鳍部。所述第二外延层在第二区域鳍部之前形成，从而避免第二外延层的形成工艺对第二区域鳍部造成不良影响，使得第二区域鳍部保持良好性能。因此，本专利技术形成的鳍式场效应管中，不仅能够防止源区和漏区之间的穿通现象，还能够使鳍部保持良好的性能，从而有效的改善鳍式场效应管的电学性能。同时，本专利技术中，金刚石层作为鳍式场效应管的隔离结构，由于金刚石层的材料热导率高于氧化硅热导率，使得隔离结构能够将鳍式场效应管内产生的热量及时的传递至外界，有效的改善鳍式场效应管的自加热问题。进一步，本专利技术中，所述第一区域衬底内形成有第一阱区，所述第一阱区的掺杂类型与第一防穿通离子的掺杂类型相同，且所述第一外延层内的第一防穿通离子浓度大于第一阱区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述衬底表面形成金刚石膜；刻蚀所述金刚石膜，在所述第一区域金刚石膜内形成第一通孔，在所述第二区域金刚石膜内形成第二通孔；在所述第二通孔底部表面形成第一绝缘层；在形成所述第一绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第一通孔底部表面的第一外延层以及位于第一外延层顶部表面的第一本征层，其中，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一本征层填充满所述第一通孔；在所述第一本征层顶部表面形成第二绝缘层；去除所述第一绝缘层；在形成所述第二绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第二通孔底部表面的第二外延层以及位于第二外延层顶部表面的第二本征层，其中，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二本征层填充满所述第二通孔；去除所述第二绝缘层；回刻蚀去除部分厚度的金刚石膜形成金刚石层，所述金刚石层暴露出第一本征层侧壁表面和第二本征层侧壁表面。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述衬底表面形成金刚石膜；刻蚀所述金刚石膜，在所述第一区域金刚石膜内形成第一通孔，在所述第二区域金刚石膜内形成第二通孔；在所述第二通孔底部表面形成第一绝缘层；在形成所述第一绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第一通孔底部表面的第一外延层以及位于第一外延层顶部表面的第一本征层，其中，所述第一外延层内含有第一防穿通离子，所述第一本征层填充满所述第一通孔；在所述第一本征层顶部表面形成第二绝缘层；去除所述第一绝缘层；在形成所述第二绝缘层之后，采用外延工艺，形成位于所述第二通孔底部表面的第二外延层以及位于第二外延层顶部表面的第二本征层，其中，所述第二外延层内含有第二防穿通离子，所述第二本征层填充满所述第二通孔；去除所述第二绝缘层；回刻蚀去除部分厚度的金刚石膜形成金刚石层，所述金刚石层暴露出第一本征层侧壁表面和第二本征层侧壁表面。2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述金刚石膜材料的热导率高于氧化硅的热导率。3.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述金刚石膜的材料为金刚石或类金刚石。4.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，形成所述金刚石膜的工艺参数包括：将衬底加热至200℃～450℃之后，将所述衬底置于碳氢化合物气体的等离子体中，在所述衬底施加500V～20kV的负脉冲偏压。5.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一防
\t穿通离子为N型离子或P型离子；所述第二防穿通离子为N型离子或P型离子。6.如权利要求5所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述N型离子包括P离子；所述P型离子包括B离子。7.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一外延层的材料为硅、锗、锗化硅或碳化硅；所述第二外延层的材料为硅、锗、锗化硅或碳化硅。8.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一本征层的材料为III-V族元素化合物材料；所述第二本征层的材料为III-V族元素化合物材料。9.如权利要求8所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述III-V族元素化合物材料包括InGaAs、GaAs、InAs或InSb。10.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一区域为NMOS区域或PMOS区域；所述第二区域为NMOS区域或PMOS区域。11.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31