鳍式场效应晶体管的形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供有离子注入区和非离子注入区的半导体衬底，离子注入区的半导体衬底具有鳍部；形成位于鳍部两侧的半导体衬底表面的过渡隔离结构，过渡隔离结构的整个表面低于鳍部的顶部表面且高于待形成的目标隔离结构表面；形成过渡隔离结构后，形成覆盖非离子注入区的离子注入阻挡层，离子注入阻挡层暴露整个离子注入区；以离子注入阻挡层为掩膜，采用第二离子注入在离子注入区的过渡隔离结构中注入第二离子，且使得第二离子扩散进入过渡隔离结构侧部的鳍部中；然后去除离子注入阻挡层；去除离子注入阻挡层后，去除部分过渡隔离结构，形成目标隔离结构。采用所述方法形成的鳍式场效应晶体管的性能优越。

Method for forming fin type field effect transistor

A method includes forming a fin field effect transistor: provide into a semiconductor substrate region and non ion ion implantation, the fin area of the semiconductor substrate with ion implantation; forming a transition isolation structure of a semiconductor substrate surface located on both sides of the fin, the entire surface of the isolation structure is lower than the transition of the top surface and the fin the surface is higher than the target isolation structure to be formed; forming a transition isolation structure, covering the area of the ion implantation barrier layer of non ion implantation, ion implantation barrier layer to expose the ion implantation region; ion implantation with barrier layer as a mask, using second ion implantation on the ion implantation into second ion transition isolation structure region, and the second ion diffusion into the transition isolation structure side of the fin; and then remove the ion implantation barrier layer; removing barrier layer of ion implantation After that, a part of the transition isolation structure is removed to form a target isolation structure. The fin type field effect transistors formed by the method are superior in performance.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。形成鳍式场效应晶体管的方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁；在栅极结构两侧侧壁形成侧墙；以侧墙和栅极结构为掩膜对栅极结构两侧的鳍部进行离子注入形成重掺杂的源区和漏区。随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能较差。
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晶体管的形成方法，以提高鳍式场效应晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有离子注入区和非离子注入区，所述离子注入区的半导体衬底表面具有鳍部；所述离子注入区的半导体衬底表面待形成目标隔离结构；形成位于鳍部两侧的半导体衬底表面的过渡隔离结构，所述过渡隔离结构的整个表面低于鳍部的顶部表面且高于目标隔离结构的表面；形成过渡隔离结构后，形成覆盖非离子注入区的离子注入阻挡层，所述离子注入阻挡层暴露出整个离子注入区；以所述离子注入阻挡层为掩膜，采用第二离子注入在离子注入区的过渡隔离结构中注入第二离子，且使得第二离子扩散进入过渡隔离结构侧部的鳍部中；第二离子注入后，去除所述离子注入阻挡层；去除所述离子注入阻挡层后，去除部分厚度的过渡隔离结构，形成目标隔离结构。可选的，第二离子扩散进入鳍部的方向为沿着垂直于鳍部延伸方向且指向鳍部。可选的，第二离子被注入到离子注入区整个厚度的过渡隔离结构中。可选的，第二离子被注入到离子注入区部分厚度的过渡隔离结构中。可选的，还包括：在形成目标隔离结构之前，以所述离子注入阻挡层为掩膜，对高于过渡隔离结构表面和与过渡隔离结构表面齐平的鳍部进行第一离子注入；在第一离子注入和第二离子之后，去除所述离子注入阻挡层。可选的，当形成的鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管时，所述第一离子注入和第二离子注入采用N型离子。可选的，所述第二离子注入采用的离子为As，注入能量为20KeV～60KeV，注入剂量为1E13atom/cm2～5E13atom/cm2，注入角度为0度。可选的，所述第一离子注入采用的离子为As，注入能量为3KeV～10KeV，注入剂量为1E12atom/cm2～1E13atom/cm2，注入角度为10度～20度。可选的，当形成的鳍式场效应晶体管为P型鳍式场效应晶体管时，所述第一离子注入和第二离子注入采用P型离子。可选的，所述第二离子注入采用的离子为B，注入能量为3KeV～10KeV，注入剂量为1E13atom/cm2～1E14atom/cm2，注入角度为0度。可选的，所述第一离子注入采用的离子为B，注入能量为1KeV～5KeV，注入剂量为2E12atom/cm2～5E13atom/cm2，注入角度为10度～20度。可选的，先进行第一离子注入，后进行第二离子注入，或者先进行第二离子注入，后进行第一离子注入。可选的，所述鳍部的宽度为8nm～20nm；所述鳍部的高度为90nm～180nm。可选的，形成所述过渡隔离结构的步骤为：形成覆盖半导体衬底和鳍部的初始隔离结构，所述初始隔离结构的整个表面高于所述鳍部的顶部表面；采用平坦化工艺平坦化初始隔离结构，直至暴露出鳍部的顶部表面；平坦化初始隔离结构后，回刻蚀初始隔离结构，形成过渡隔离结构，所述过渡隔离结构的表面高于待形成的目标隔离结构的表面。可选的，过渡隔离结构和目标隔离结构的高度差为150埃～300埃。可选的，所述过渡隔离结构的高度为650埃～1300埃。可选的，所述目标隔离结构的高度为500埃～1000埃。可选的，在形成过渡隔离结构之前，形成覆盖鳍部顶部表面和侧壁的界面层。可选的，在形成过渡隔离结构之前，形成覆盖鳍部顶部表面和侧壁的应力缓冲层。可选的，在形成过渡隔离结构之前，形成覆盖鳍部顶部表面和侧壁的阻挡层。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晶体管的形成方法，将目标隔离结构的形成过程分为两步进行，首先在鳍部两侧的半导体衬底表面形成过渡隔离结构，所述过渡隔离结构的表面高于待形成的目标隔离结构的表面，并且，在过渡隔离结构中注入第二离子，使得第二离子扩散进入过渡隔离结构侧部的鳍部中，使得第二离子能够进入低于过渡隔离结构表面的鳍部中，且第二离子在鳍部宽度方向上均有分布；然后，去除部分厚度的过渡隔离结构，形成目标隔离结构。所述第二离子注入是以覆盖非离子注入区的所述离子注入阻挡层为掩膜进行的，由于第二离子只需要被注入在离子注入区的过渡隔离结构中，所以第二离子注入能够采用较小的注入角度，在第二离子注入采用较小的注入角度下，非离子注入区的离子注入阻挡层不会对第二离子注入造成阻挡。因此，避免了直接形成目标隔离结构，然后以离子注入阻挡层为掩膜进行离子注入时导致的不能注入到靠近目标隔离结构表面的鳍部的现象，提高了靠近目标隔离结构表面的鳍部中离子掺杂的效果，从而提高了鳍式场效应晶体管的性能。进一步的，还包括：在形成目标隔离结构之前，以所述离子注入阻挡层为掩膜，对高于过渡隔离结构表面和与过渡隔离结构表面齐平的鳍部进行第一离子注入。第一离子注入后使得在高于过渡隔离结构表面和与过渡隔离结构表面齐平的鳍部中掺杂有第一离子，且第一离子在鳍部宽度方向上均有分布；另外，由于所述过渡隔离结构的表面高于待形成的目标隔离结构的表面，此时暴露在过渡隔离结构表面的鳍部的高度较小，所述离子阻挡层不会对第一离子注入造成阻挡；并且，通过在离子注入区的过渡隔离结构内注入第二离子，使第二离子通过扩散的方式进入到过渡隔离结构侧部的鳍部中，然后刻蚀部分厚度的过渡隔离结构，形成目标隔离结构。通过第一离子注入与第二离子注入相结合的方式，完成了对暴露在目标隔离结构表面的整个鳍部的离子注入，进一步提高了鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1至图4是本专利技术一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的示意图；图5至图11是本专利技术另一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的示意图。具体实施方式随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能较差。图1至图4为本专利技术一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的示意图。参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底具有离子注入区(I区域)和非离子注入区(II区域)，所述离子注入区的半导体衬底100表面具有鳍部120。参考图2，形成覆盖半导体衬底100和鳍部120的初始隔离结构110，所述初始隔离结构110的整个表面高于所述鳍部12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有离子注入区和非离子注入区，所述离子注入区的半导体衬底表面具有鳍部；所述离子注入区的半导体衬底表面待形成目标隔离结构；形成位于鳍部两侧的半导体衬底表面的过渡隔离结构，所述过渡隔离结构的整个表面低于鳍部的顶部表面且高于目标隔离结构的表面；形成过渡隔离结构后，形成覆盖非离子注入区的离子注入阻挡层，所述离子注入阻挡层暴露出整个离子注入区；以所述离子注入阻挡层为掩膜，采用第二离子注入在离子注入区的过渡隔离结构中注入第二离子，且使得第二离子扩散进入过渡隔离结构侧部的鳍部中；第二离子注入后，去除所述离子注入阻挡层；去除所述离子注入阻挡层后，去除部分厚度的过渡隔离结构，形成目标隔离结构。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有离子注入区和非离子注入区，所述离子注入区的半导体衬底表面具有鳍部；所述离子注入区的半导体衬底表面待形成目标隔离结构；形成位于鳍部两侧的半导体衬底表面的过渡隔离结构，所述过渡隔离结构的整个表面低于鳍部的顶部表面且高于目标隔离结构的表面；形成过渡隔离结构后，形成覆盖非离子注入区的离子注入阻挡层，所述离子注入阻挡层暴露出整个离子注入区；以所述离子注入阻挡层为掩膜，采用第二离子注入在离子注入区的过渡隔离结构中注入第二离子，且使得第二离子扩散进入过渡隔离结构侧部的鳍部中；第二离子注入后，去除所述离子注入阻挡层；去除所述离子注入阻挡层后，去除部分厚度的过渡隔离结构，形成目标隔离结构。2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，第二离子扩散进入鳍部的方向为沿着垂直于鳍部延伸方向且指向鳍部。3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，第二离子被注入到离子注入区整个厚度的过渡隔离结构中。4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，第二离子被注入到离子注入区部分厚度的过渡隔离结构中。5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成目标隔离结构之前，以所述离子注入阻挡层为掩膜，对高于过渡隔离结构表面和与过渡隔离结构表面齐平的鳍部进行第一离子注入；在第一离子注入和第二离子之后，去除所述离子注入阻挡层。6.根据权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当形成的鳍式场效应晶体管为N型鳍式场效应晶体管时，所述第一离子注入和第二离子注入采用N型离子。7.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二离子注入采用的离子为As，注入能量为20KeV～60KeV，注入剂量为1E13atom/cm2～5E13atom/cm2，注入角度为0度。8.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一离子注入采用的离子为As，注入能量为3KeV～10KeV，注入剂量为1E12atom/cm2～1E13atom/cm2，注入角度为10度～20度。9.根据权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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