[发明专利]堆叠环栅鳍式场效应管及其形成方法

说明书

本发明提供了一种堆叠环栅鳍式场效应管的形成方法，包括以下步骤：提供鳍片，所述鳍片具有沟道层和牺牲层的交替结构；露出所述鳍片沿其延伸方向的端面；沿所述端面对所述沟道层中进行浅掺杂漏注入；对经过所述浅掺杂漏注入后的所述沟道层进行杂质离子掺杂；形成与所述沟道层耦合的源漏外延结构。沟道层经杂质离子注入后，不仅能够防止原掺杂离子与间隙原子形成掺杂缺陷簇，修复沟道的损伤，还能够防止后续形成高浓度掺杂的源漏结构中的掺杂离子向沟道层中的扩散。

技术领域

本发明涉及半导体生产工艺领域，更详细地说，本发明涉及一种堆叠环栅鳍式场效应管及其形成方法。

背景技术

为了提高电路密度和达到更高的性能要求，半导体器件的特征尺寸正在不断减小。随之而来地，技术人员也面临着如何抑制短沟道效应的问题。

目前广泛采用的三栅式鳍式场效应晶体管结构即是一种用于抑制短沟道效应的技术方案。三栅式鳍式场效应晶体管的鳍部具有三个侧面能够与晶体管栅极结构直接接触，这三个侧面能够充分地耗尽，从而一定程度地抑制了短沟道效应。然而，远离栅极结构的第四个侧面，则无法受到栅极结构的控制。随着晶体管尺寸的不断缩小，该不受控制部分的寄生泄漏问题成为三栅极晶体管微缩的主要障碍。

为了进一步增强对沟道的控制能力，抑制短沟道效应，一种新型晶体管架构，堆叠环栅(stacked Gate-All-Around，stacked GAA)鳍式场效应管结构被提出。然而，现有的堆叠环栅鳍式场效应管的器件性能仍然难以达到要求。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种堆叠环栅鳍式场效应管的形成方法，能够修复工艺过程中产生的沟道损伤，同时防止源漏外延区域的掺杂离子向沟道中的扩散，提高器件性能。

该堆叠环栅鳍式场效应管的形成方法包括以下步骤：

提供鳍片，所述鳍片具有沟道层和牺牲层的交替结构；

露出所述鳍片沿其延伸方向的端面；

沿所述端面对所述沟道层进行浅掺杂漏注入；

对经过所述浅掺杂漏注入后的所述沟道层进行杂质离子掺杂，所述杂质离子掺杂采用不同于所述浅掺杂漏注入的掺杂离子；

形成与所述沟道层耦合的源漏外延结构。

沟道层经杂质离子注入后，不仅能够防止原掺杂离子与间隙原子形成掺杂缺陷簇，修复沟道的损伤，还能够防止后续形成高浓度掺杂的源漏结构中的掺杂离子向沟道层中的扩散。

在本发明的较优技术方案中，所述露出所述鳍片沿其延伸方向的端面的步骤中，包括以下步骤：

形成横跨所述鳍片的栅极结构；

在所述栅极结构两侧形成外侧墙结构；

去除所述鳍片未被所述栅极结构和所述外侧墙结构覆盖的部分。

在本发明的较优技术方案中，在对经过所述浅掺杂漏注入后的所述沟道层进行杂质离子掺杂的步骤中，掺杂的杂质离子为碳、氮或氟。

在本发明的较优技术方案中，在对经过所述浅掺杂漏注入后的所述沟道层进行杂质离子掺杂的步骤中，所述杂质离子掺杂采用离子注入工艺实现。

在本发明的较优技术方案中，在沿所述端面对所述沟道层中进行浅掺杂漏注入之后，在对经过所述浅掺杂漏注入后的所述沟道层进行杂质离子掺杂之前，还包括：选择性去除部分所述牺牲层，在所述鳍片的所述端面形成若干横向凹槽。

在本发明的较优技术方案中，在对经过浅掺杂的所述沟道层进行杂质离子注入之后，在所述横向凹槽内形成内侧墙结构。在填充内侧墙之前进行杂质离子注入，能够对更大面积的沟道区域进行掺杂，进一步提高器件性能。