[发明专利]改善鳍式场效应管性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种改善鳍式场效应管性能的方法。

背景技术

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，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channel effects)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，栅极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。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种改善鳍式场效应管性能的方法，在采用固态源掺杂形成掺杂区的同时，减小或避免隔离层的刻蚀损失，从而使得形成的鳍式场效应管的电学性能得到提高。

为解决上述问题，本发明提供一种改善鳍式场效应管性能的方法，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有分立的鳍部，所述衬底表面还形成有隔离层，所述隔离层覆盖鳍部部分侧壁表面，且所述隔离层顶部低于鳍部顶部；在所 述隔离层表面形成横跨鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部的部分顶部和侧壁表面；形成覆盖所述鳍部顶部和侧壁表面、以及隔离层表面的非晶材料层；在所述非晶材料层表面形成氧化物掺杂层，所述氧化物掺杂层内具有掺杂离子；对所述氧化物掺杂层进行退火处理，使掺杂离子扩散进入鳍部内，在栅极结构两侧的鳍部内形成掺杂区；在进行所述退火处理后，去除所述氧化物掺杂层。

可选的，所述非晶材料层为非晶碳层或非晶硅层。可选的，在去除所述氧化物掺杂层之后，去除所述非晶材料层。可选的，所述非晶材料层为非晶硅层；采用四甲基氢氧化铵溶液、氢氧化铵溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧化钠溶液中的一种或多种，去除所述非晶材料层。可选的，在去除所述氧化物掺杂层之后，对所述非晶材料层进行氧化处理形成氧化层。可选的，所述非晶材料层为非晶硅层；采用原位水汽生成氧化工艺、快速热氧化工艺或炉内热氧化工艺，对所述非晶材料层进行氧化处理形成氧化层。可选的，所述非晶材料层的厚度为1纳米至20纳米。

可选的，所述氧化物掺杂层的材料为具有掺杂离子的氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。可选的，所述氧化物掺杂层的材料为氧化硅；所述掺杂离子为N型掺杂离子或P型掺杂离子。可选的，所述退火处理为快速热退火，退火温度为1000摄氏度至1100摄氏度，退火时长为1秒至10秒。

可选的，在进行所述退火处理之前，还在所述氧化物掺杂层表面形成盖帽层，所述盖帽层的材料致密度大于氧化物掺杂层的材料致密度；且在去除所述氧化物掺杂层之前，还去除盖帽层。

可选的，形成所述第一氧化物掺杂层、以及第二氧化物掺杂层的工艺步骤包括：在所述非晶材料层表面形成第一氧化物掺杂层；刻蚀去除位于NMOS区域的第一氧化物掺杂层；在所述NMOS区域的非晶材料层表面以及PMOS区域的第一氧化物掺杂层表面形成第二氧化物掺杂层；刻蚀去除位于PMOS区域的第二氧化物掺杂层。

可选的，还包括：在所述第一氧化物掺杂层表面形成第一盖帽层，所述第一盖帽层的材料致密度大于第一氧化物掺杂层的材料致密度，且在刻蚀去 除NMOS区域的第一氧化物掺杂层之前，刻蚀去除NMOS区域的第一盖帽层；且还在第二氧化物掺杂层表面形成第二盖帽层，所述第二盖帽层的材料致密度大于第二氧化物掺杂层的材料致密度。

可选的，形成所述第一氧化物掺杂层、以及第二氧化物掺杂层的工艺步骤包括：在所述非晶材料层表面形成第二氧化物掺杂层；刻蚀去除位于PMOS区域的第二氧化物掺杂层；在所述PMOS区域的非晶材料层表面以及NMOS区域的第二氧化物掺杂层表面形成第一氧化物掺杂层；刻蚀去除位于NMOS区域的第一氧化物掺杂层。

可选的，在同一道退火工艺过程中，使第一氧化物掺杂层内的P型掺杂离子扩散至PMOS区域的鳍部内，形成所述P型掺杂区，使第二氧化物掺杂层内的N型掺杂离子扩散至NMOS区域的鳍部内，形成所述N型掺杂区。