鳍部掺杂方法及鳍式场效应晶体管的制作方法技术

一种鳍部掺杂方法及鳍式场效应晶体管的制作方法，对于鳍部掺杂方法，热退火过程中，鳍部之间的半导体衬底表面具有底部扩散阻挡层，可以防止其上的P型离子扩散源中的P型离子、N型离子扩散源中的N型离子扩散入半导体衬底中，因而，同一阱区内或相邻阱区的各鳍式场效应晶体管源区/漏区不会导通，避免了读写过程中出现串扰，提高了鳍式场效应晶体管的性能。此外，由于具有底部扩散阻挡层，P型离子扩散源上的N型离子扩散源中的N型离子无法扩散入衬底，或N型离子扩散源上的P型离子扩散源中的P型离子无法扩散入衬底，因而上层离子扩散源不必去除，节省工序。

Fin doping method and fin type field effect transistor manufacturing method

A method for doping fin and fin field effect transistor manufacturing method, method for doping fin, thermal annealing process, the surface of the semiconductor substrate has a bottom fin between the diffusion barrier layer can prevent the N ion of P ion on the diffusion of P ion and N ion source in the bulk expansion the source is diffused into the substrate. Thus, the same trap area or adjacent wells each fin field effect transistor source / drain region can not be switched on, to avoid the crosstalk in the process of reading and writing, improve the performance of fin field effect transistor. In addition, due to the bottom diffusion barrier layer, N type P type N type ion ion diffusion on the ion source diffusion in the source to diffuse into the substrate, P type or N type ion ion diffusion type P ion source on the diffusion in the source to diffuse into the substrate, thus the ion diffusion source does not need to remove, save process.

【技术实现步骤摘要】
鳍部掺杂方法及鳍式场效应晶体管的制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种鳍部掺杂方法及鳍式场效应晶体管的制作方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，CriticalDimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术中的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，其包括：半导体衬底10，该半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14；隔离层11，覆盖半导体衬底10的表面以及鳍部14的部分高度；栅极结构12，横跨在鳍部14上，覆盖鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于FinFET，栅极结构12覆盖的鳍部14为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。例如对于P型鳍式场效应晶体管，半导体衬底10内具有N型阱区，其上的鳍部14也为N型离子掺杂。现有技术中，N型鳍部14一般通过离子注入进行掺杂，实际结果表明，该离子注入过程会损伤鳍部，造成缺陷，影响器件性能。为避免上述问题，近年来，行业内逐渐发展了固体源掺杂法(solid-sourcedoping，SSD)，即在鳍部表面沉积一层N型离子源或P型离子源，高温下，将固体源内的N型离子或P型离子扩散入鳍部。近年来，随着FinFET密度增大，关键尺寸减小，上述SSD制作的鳍式场效应晶体管在读写过程中，相互之间容易出现串扰，性能仍有待改善。
技术实现思路
本专利技术实现的目的是改善现有的鳍式场效应晶体管的性能，避免读写过程中各鳍式场效应晶体管之间出现串扰。为实现上述目的，本专利技术的一方面提供一种鳍部掺杂方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括用于形成第一类型鳍式场效应晶体管的第一区域与用于形成第二类型鳍式场效应晶体管的第二区域，所述第一类型与第二类型反型，所述第一区域具有第二类型阱区，所述第二区域具有第一类型阱区，所述第一区域与第二区域上表面具有若干分立的鳍部；在所述鳍部表面以及鳍部之间的半导体衬底表面沉积一底部扩散阻挡层，并在所述底部扩散阻挡层上形成一牺牲层，所述牺牲层完全填充所述鳍部之间的间隙；回蚀所述牺牲层，暴露鳍部表面的底部扩散阻挡层，并保留位于鳍部之间的半导体衬底上的牺牲层；以所述保留的牺牲层保护鳍部之间的半导体衬底表面的底部扩散阻挡层，去除鳍部表面的底部扩散阻挡层；后去除所述保留的牺牲层；在所述鳍部表面、以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一类型离子扩散阻挡层上形成图形化的掩膜层，干法去除位于所述第二区域的第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一区域的第一类型离子扩散阻挡层上表面、第二区域的鳍部以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第二类型离子扩散源层、第二类型离子扩散阻挡层；热退火，使第一类型离子扩散源层中的第一类型离子扩散入第一区域的鳍部，第二类型离子扩散源层中的第二类型离子扩散入第二区域的鳍部以对应形成两区域的掺杂鳍部。可选地，热退火前，在所述第二类型离子扩散阻挡层上形成隔离层，所述隔离层暴露出第一区域与第二区域的鳍部的上部部分区域。可选地，所述底部扩散阻挡层的材质为氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅、氮硼化硅中的至少一种，采用化学气相沉积或原子层沉积法生成。可选地，所述底部扩散阻挡层的厚度范围为可选地，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型，第一类型离子扩散源层的材质为硼硅玻璃，第二类型离子扩散源层的材质为磷硅玻璃；或所述第一类型为P型，所述第二类型为N型，第一类型离子扩散源层的材质为磷硅玻璃，第二类型离子扩散源层的材质为硼硅玻璃。可选地，所述第一类型离子扩散阻挡层与第二类型离子扩散阻挡层的材质相同。可选地，所述第一类型离子扩散阻挡层与第二类型离子扩散阻挡层的材质为氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅、氮硼化硅中的至少一种，采用化学气相沉积或原子层沉积法生成。可选地，所述热退火的温度范围为800℃～1200℃。可选地，所述第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层的厚度范围均为可选地，所述第二类型离子扩散源层、第二类型离子扩散阻挡层的厚度范围均为可选地，所述牺牲层的材质为无定型硅、有机底部抗反射层、有机流体材料层中的至少一种。可选地，回蚀所述牺牲层后，鳍部之间的半导体衬底上保留的牺牲层厚度范围为本专利技术的另一方面提供一种鳍式场效应晶体管的制作方法，包括：采用上述任一方案的鳍部掺杂方法形成掺杂鳍部；形成横跨所述掺杂鳍部的栅极结构；以所述栅极结构为掩膜，对栅极结构两侧的掺杂鳍部进行离子注入掺杂以形成源漏区。与现有技术相比，本专利技术的鳍部掺杂方法具有以下优点：在鳍部之间的半导体衬底表面形成一底部扩散阻挡层，后a)在底部扩散阻挡层上依次沉积P型离子扩散源、P型离子扩散阻挡层，利用图形化工艺去除预定形成P型鳍式场效应晶体管区域的P型离子扩散源、P型离子扩散阻挡层，保留预定形成N型鳍式场效应晶体管区域的P型离子扩散源、P型离子扩散阻挡层(一次图形化工艺)；在暴露出的底部扩散阻挡层、保留的P型离子扩散阻挡层上依次沉积N型离子扩散源、N型离子扩散阻挡层；或b)在底部扩散阻挡层上依次沉积N型离子扩散源、N型离子扩散阻挡层，利用图形化工艺去除预定形成N型鳍式场效应晶体管区域的N型离子扩散源、N型离子扩散阻挡层，保留预定形成P型鳍式场效应晶体管区域的N型离子扩散源、N型离子扩散阻挡层(一次图形化工艺)；在暴露出的底部扩散阻挡层、保留的N型离子扩散阻挡层上依次沉积P型离子扩散源、P型离子扩散阻挡层；不论a)或b)方案，之后热退火使N型离子扩散源中的N型离子扩散入预定形成P型鳍式场效应晶体管区域的鳍部、P型离子扩散源中的P型离子扩散入预定形成N型鳍式场效应晶体管区域的鳍部。热退火过程中，鳍部之间的半导体衬底表面具有底部扩散阻挡层，可以防止其上的P型离子扩散源中的P型离子、N型离子扩散源中的N型离子扩散入半导体衬底中，进而避免同一阱区内或相邻阱区的各鳍式场效应晶体管之间出现串扰。此外，由于具有底部扩散阻挡层，对于a)方案，P型离子扩散源上的N型离子扩散源无法扩散入衬底，因而其上的N型离子扩散源不必去除，节省工序；对于b)方案，P型离子扩散源上的N型离子扩散源无法扩散入衬底，因而其上的P型离子扩散源不必去除，节省工序。由于上述掺杂鳍部制作过程中，不影响衬底中阱区的隔离效果。因而，也能提高鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1是现有技术中的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图；图2至图9是本专利技术一实施例的掺杂鳍部在不同制作阶段的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有的鳍式场效应晶体管之间容易出现串扰。针对上述问题，专利技术人进行了分析，发现产生问题的原因是：在鳍部固态源掺杂过程中，固态源的掺杂离子也扩散入了衬底中的阱区，严重情况下，会导致同一阱区内或相邻阱区的各鳍式场效应晶体管源区导通或漏区导通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍部掺杂方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括用于形成第一类型鳍式场效应晶体管的第一区域与用于形成第二类型鳍式场效应晶体管的第二区域，所述第一类型与第二类型反型，所述第一区域具有第二类型阱区，所述第二区域具有第一类型阱区，所述第一区域与第二区域上表面具有若干分立的鳍部；在所述鳍部表面以及鳍部之间的半导体衬底表面沉积一底部扩散阻挡层，并在所述底部扩散阻挡层上形成一牺牲层，所述牺牲层完全填充所述鳍部之间的间隙；回蚀所述牺牲层，暴露鳍部表面的底部扩散阻挡层，并保留位于鳍部之间的半导体衬底上的牺牲层；以所述保留的牺牲层保护鳍部之间的半导体衬底表面的底部扩散阻挡层，去除鳍部表面的底部扩散阻挡层；后去除所述保留的牺牲层；在所述鳍部表面、以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一类型离子扩散阻挡层上形成图形化的掩膜层，干法去除位于所述第二区域的第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一区域的第一类型离子扩散阻挡层上表面、第二区域的鳍部以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第二类型离子扩散源层、第二类型离子扩散阻挡层；热退火，使第一类型离子扩散源层中的第一类型离子扩散入第一区域的鳍部，第二类型离子扩散源层中的第二类型离子扩散入第二区域的鳍部以对应形成两区域的掺杂鳍部。...

【技术特征摘要】
1.一种鳍部掺杂方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括用于形成第一类型鳍式场效应晶体管的第一区域与用于形成第二类型鳍式场效应晶体管的第二区域，所述第一类型与第二类型反型，所述第一区域具有第二类型阱区，所述第二区域具有第一类型阱区，所述第一区域与第二区域上表面具有若干分立的鳍部；在所述鳍部表面以及鳍部之间的半导体衬底表面沉积一底部扩散阻挡层，并在所述底部扩散阻挡层上形成一牺牲层，所述牺牲层完全填充所述鳍部之间的间隙；回蚀所述牺牲层，暴露鳍部表面的底部扩散阻挡层，并保留位于鳍部之间的半导体衬底上的牺牲层；以所述保留的牺牲层保护鳍部之间的半导体衬底表面的底部扩散阻挡层，去除鳍部表面的底部扩散阻挡层；后去除所述保留的牺牲层；在所述鳍部表面、以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一类型离子扩散阻挡层上形成图形化的掩膜层，干法去除位于所述第二区域的第一类型离子扩散源层、第一类型离子扩散阻挡层；在所述第一区域的第一类型离子扩散阻挡层上表面、第二区域的鳍部以及鳍部之间的底部扩散阻挡层上表面依次形成第二类型离子扩散源层、第二类型离子扩散阻挡层；热退火，使第一类型离子扩散源层中的第一类型离子扩散入第一区域的鳍部，第二类型离子扩散源层中的第二类型离子扩散入第二区域的鳍部以对应形成两区域的掺杂鳍部。2.根据权利要求1所述的鳍部掺杂方法，其特征在于，热退火前，在所述第二类型离子扩散阻挡层上形成隔离层，所述隔离层暴露出第一区域与第二区域的鳍部的上部部分区域。3.根据权利要求1所述的鳍部掺杂方法，其特征在于，所述底部扩散阻挡层的材质为氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅、氮硼化硅中的至少一种，采用化学气相沉积或原...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，
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