一种finfet结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体工艺，具体的，本发明涉及一种FINFET结构及其制造方法。
技术背景
[0002]随着半导体器件的尺寸按比例缩小，出现了阈值电压随沟道长度减小而下降的问题，也即，在半导体器件中产生了短沟道效应。为了应对来自半导体涉及和制造方面的挑战，导致了鳍片场效应晶体管，即FinFET的发展。
[0003]在FinFET工艺中，多采用离子注入的方式形成源漏区掺杂，而众所周知，离子注入的深度满足正态分布，注入离子会在有效注入深度范围内上下波动，形成一定的浓度分布梯度，如图一所示，并且在退火之后，浓度梯度会引起载流子扩散不均，浓度较高的地方扩散较多，会引起沟道长度在垂直于沟道的方向发生改变，如图2所示，影响器件性能。为了获得尽量均匀的源漏区掺杂浓度，可采用分多次注入来减小离子注入产生的浓度梯度，然而随着鳍片高度的增加，多次离子注入会增加工艺复杂度同时由于浓度分布的存在，多次注入仍然会存在一定程度的浓度梯度，并不能很好地抑制扩散不均的现象。
[0004]针对这一问题，本发明提供了一种抑制源漏掺杂区扩散不均的方法，具体的，在源漏扩展区形成之后，通过离子注入的方法在所述半导体的源漏扩展区中形成扩散阻挡层，该阻挡层由非掺杂杂质形成，并且与源漏扩展区具有一致的浓度分布，即源漏区中，掺杂浓度较大的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较大，对离子扩散的抑制作用也越强，反之，掺杂浓度较小的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较小，对离子扩散的抑制作用也越弱，因此，可在退火后具有相同的扩散长度，不会影响有效沟道长度的变化，有效地改善了器件性能，而不增加工艺复杂度。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种FinFET制造方法，有效地避免了三角形鳍片形状在源漏区掺杂中造成的不良影响，优化了器件性能，同时降低了工艺复杂度。具体的，该方法包括:
[0006]一种FinFET制造方法，包括:
[0007]a.提供衬底、轄片和伪棚置层；
[0008]b.对所述半导体结构进行离子注入，形成源漏扩展区；
[0009]c.对所述半导体结构进行离子注入，形成扩散阻挡区，所述扩散阻挡区的浓度峰值所处的位置与源漏扩展区一致；
[0010]d.在伪栅叠层两侧形成侧墙；
[0011]e.在侧墙两侧的衬底中形成源漏区并进行退火，形成层间介质层；
[0012]f.去除伪栅叠层形成伪栅空位，在所述伪栅空位中淀积栅极叠层。
[0013]其中，形成所述源漏扩展区的杂质为硼。
[0014]其中，形成所述扩散阻挡区的杂质为碳，注入剂量为1.5el5cm_2?7.5el5ecm_2。
[0015]其中，形成所述扩散阻挡区的杂质为锗，注入剂量为3el4Cm_2?1.5el5eCm_2。
[0016]相应的，本发明还提供了一种半导体结构，包括:
[0017]衬底；
[0018]位于所述衬底上的鳍片；
[0019]覆盖所述鳍片鳍片中部的栅极结构；
[0020]位于所述衬底上方，鳍片两侧的浅沟槽隔离；
[0021]覆盖所述浅沟槽隔离的层间介质层；
[0022]位于所述栅极结构两侧的鳍片中的源漏扩展区；
[0023]位于所述栅极结构两侧的鳍片中，被源漏扩展区包含的源漏区；
[0024]位于所述栅极结构两侧的鳍片中，与源漏扩展区的范围一致的扩散阻挡区；
[0025]其中，所述扩散阻挡区的浓度峰值所处的位置与源漏扩展区的掺杂浓度峰值相一致。
[0026]其中，形成所述源漏扩展区的杂质为硼。
[0027]其中，形成所述扩散阻挡区的杂质为碳，注入剂量为1.5el5cm_2?7.5el5ecm_2。
[0028]其中，形成所述扩散阻挡区的杂质为锗，注入剂量为3el4Cm_2?1.5el5eCm_2。
[0029]其中，所述扩散阻挡区的浓度峰值所处的位置与源漏扩展区吻合，即在源漏深度方向的误差不超过5nm。
[0030]根据本发明提供抑制源漏掺杂区扩散不均的方法，具体的，在源漏扩展区形成之后，通过离子注入的方法在所述半导体的源漏扩展区中形成扩散阻挡层，该阻挡层由非掺杂杂质形成，并且与源漏扩展区具有一致的浓度分布，即源漏区中，掺杂浓度较大的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较大，对离子扩散的抑制作用也越强，反之，掺杂浓度较小的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较小，对离子扩散的抑制作用也越弱，因此，可在退火后具有相同的扩散长度，不会影响有效沟道长度的变化，有效地改善了器件性能，而不增加工艺复杂度。
【附图说明】
[0031]图1是现有技术中离子注入后半导体中的杂质浓度分布图。
[0032]图2是现有技术中退火之后的杂质分布图。
[0033]图3、图4、图6和图7示意性地示出形成根据本发明的制造方法在各阶段半导体结构的剖面图。
[0034]图5示意性的示出了本发明中扩散阻挡层与源漏扩散区的杂质浓度分布图。
[0035]图8示出了根据本发明的制作方法形成的半导体的三维结构图。
【具体实施方式】
[0036]参见图8，本发明提供了一种FinFET结构，包括:衬底100 ;位于所述衬底100上的鳍片200 ;覆盖所述鳍片200鳍片200中部的栅极结构600 ;位于所述衬底100上方，鳍片200两侧的浅沟槽隔离400 ;覆盖所述浅沟槽隔离400的层间介质层450 ;位于所述栅极结构两侧的鳍片中的源漏扩展区202 ;位于所述栅极结构两侧的鳍片中，被源漏扩展区202包含的源漏区；位于所述栅极结构两侧的鳍片中，与源漏扩展区202的范围与的扩散阻挡区203相一致；其中，所述扩散阻挡区203的浓度峰值所处的位置与源漏扩展区202浓度峰值相一致，即在源漏深度方向的误差不超过5nm。其中，形成所述源漏扩展区的杂质为硼。
[0037]在FinFET工艺中，多采用离子注入的方式形成源漏区掺杂，而众所周知，离子注入的深度满足正态分布，注入离子会在有效注入深度范围内上下波动，形成一定的浓度分布梯度，如图一所示，并且在退火之后，浓度梯度会引起载流子扩散不均，浓度较高的地方扩散较多，会引起沟道长度在垂直于沟道的方向发生改变，如图2所示，影响器件性能。为了获得尽量均匀的源漏区掺杂浓度，可采用分多次注入来减小离子注入产生的浓度梯度，然而随着鳍片高度的增加，多次离子注入会增加工艺复杂度同时由于浓度分布的存在，多次注入仍然会存在一定程度的浓度梯度，并不能很好地抑制扩散不均的现象。
[0038]通过本发明提供的结构，在所述半导体的源漏扩展区中形成扩散阻挡层，该阻挡层由非掺杂杂质形成，并且与源漏扩展区具有一致的浓度分布，即源漏区中，掺杂浓度较大的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较大，对离子扩散的抑制作用也越强，反之，掺杂浓度较小的位置处扩散阻挡杂质的浓度也比较小，对离子扩散的抑制作用也越弱，因此，可在退火后具有相同的扩散长度，不会影响有效沟道长度的变化，有效地改善了器件性能，而不增加工艺复杂度。
[0039]衬底100包括硅衬底(例如硅晶片)。其中，衬底100可以包括各种掺杂配置。其他实施例中衬底100还可以包括其他基本半导体，例如锗或化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或者磷化铟。典型地，衬底100可以具有但不限于约几百微米的厚度，例如可以在400um-800um的厚度范围内。
[0040]鳍片200通过刻蚀衬底100形成，与衬底100具有相同的材料和晶向，通常，鳍片200的长度为80nm?200nm,厚度为为30nm?50nm。源漏区位于鳍片200两端，具有相同的长度。沟道位于鳍片200中部，源漏区之间，长度为30?50nm。
[0041]栅极叠层600包括栅极介质层、功函数调节层和栅极金属层。
[0042]形成所述扩散阻挡区的杂质可以为碳,注入剂量为1.5el5cm_2?7.5el5ecm_2。形成所述扩散阻挡区的杂质也可以为锗，掺杂浓度为3el4cnT3?1.5el5ecnT3。其中，所述扩散阻挡区的浓度峰值所处的位置与源漏扩展区的掺杂浓度峰值相一致，即在源漏深度方向的误差不超过5nm。
[0043]以下将参照附图更详细地描述本实发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0044]应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
[0045]如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在......上面”或“在......上面并与之邻接”的表述方式。
[0046]在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
[0047]首先，本发明意图制作位于衬底100上方的半导体鳍片200。仅仅作为示例，衬底100和鳍片200都由硅组成。通过在衬底100表面外延生长半导体层并刻蚀该半导体层而形成鳍片200，所述外延生长方法可以是分子束外延法(MBE)或其他方法，所述刻蚀方法可以是干法刻蚀或干法/湿法刻蚀。鳍片200高度为100?150nm。
[0048]接下来，对所述半导体结构进行浅沟槽隔离，以形成浅沟槽隔离结构400。优选地，首先在半导体鳍片200上成氮化硅和缓冲二氧化硅图形，作为沟槽腐蚀的掩膜。接下来在衬底100上腐蚀出具有一定深度和侧墙角度的沟槽。然后生长一薄层二氧化硅，以圆滑沟槽的顶角和去掉刻蚀过程中在硅表面引入的损伤。氧化之后进行沟槽填充，填充介质可以是二氧化硅。接下来使用CMP工艺对半导体衬底表面进行平坦化，氮化硅作为CMP的阻挡层。之后，以氮化硅为掩膜，对半导体结构表面进行刻蚀，为了避免后续工艺中扩散时在鳍片200中引入纵向扩散，所述刻蚀深度大于实际所需