N型鳍式场效应晶体管及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种N型鳍式场效应晶体管及其形成方法。
【背景技术】
[0002]MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。但当半导体技术进入32/28纳米以下节点时，传统的平面式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(Fin FET)是一种新型的多栅器件，它一般包括具有高深宽比的半导体鳍部、覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构、位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区，鳍式场效应晶体管的栅极结构可以从顶部和两侧对鳍部进行控制，具有比平面MOS晶体管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。
[0003]图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的结构示意图。如图1所示，包括:半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；隔离结构11，位于鳍部14两侧的半导体衬底10上且覆盖鳍部14的部分侧壁，隔离结构11的表面低于鳍部14的顶部表面；栅极结构12，横跨覆盖所述鳍部14侧壁和顶部部分表面，且所述栅极结构部分位于隔离结构11上，栅极结构12包括栅介质层15和位于栅介质层15上的栅电极16 ;位于栅极结构12两侧的鳍部14内的源区和漏区(图中未示出)。
[0004]但是现有鳍式场效应晶体管晶体管容易产生源漏穿通的问题。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是怎样防止鳍式场效应晶体管的源漏穿通问题。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种N型鳍式场效应晶体管的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有凸起的鳍部，所述鳍部包括相邻接的底部区域和上部区域，所述底部区域位于上部区域下方；进行离子注入工艺，向鳍部中注入B离子和F离子，在鳍部的底部区域中形成注入区；在离子注入工艺后，进行退火工艺，激活注入区中的B离子和F离子，在鳍部的底部区域中形成掺杂区；进行退火工艺后，形成横跨覆盖所述鳍部的侧壁和顶部部分表面的栅极结构；在栅极结构两侧的鳍部中形成源区和漏区。
[0007]可选的，在进行离子注入工艺之前，在所述鳍部两侧的半导体衬底上形成隔离结构，所述隔离结构的表面低于鳍部的顶部表面，并且覆盖鳍部的底部区域侧壁。
[0008]可选的，所述掺杂区的表面与隔离结构的表面的齐平或低于隔离结构的表面。
[0009]可选的，所述离子注入工艺注入的B离子和F离子覆盖的范围包括鳍部和鳍部两侧的隔离结构，部分B离子和F离子通过鳍部的表面注入到鳍部中，部分B离子和F离子通过隔离结构表面的散射作用注入到鳍部中或者通过扩散作用进入到鳍部中。
[0010]可选的，所述离子注入注入的B离子和F离子为BF2离子，所述离子注入的能量为3Kev?lOKev，注入剂量为5E13?5E14atom/cm2，注入角度为O度。
[0011]可选的，进行离子注入时，向鳍部中分别注入B离子和F离子，所述离子注入注入的B离子和F离子的数量比为1:1?1:5。
[0012]可选的，所述离子注入注入的B离子和F离子的数量比为1:3?1:5。
[0013]可选的，所述鳍部的材料为硅，在进行退火工艺时，硼离子取代半导体衬底中硅原子的位置，氟离子占据硅原子之间的间隙位置。
[0014]可选的，所述退火工艺为激光退火。
[0015]可选的，所述激光退火为扫描式激光退火，激光退火的温度为1200?1350摄氏度。
[0016]可选的，所述退火为毫秒退火，退火温度为1000?1400摄氏度，退火时间为I毫秒?15晕秒。
[0017]可选的，所述掺杂区用于提高源区和漏区的势垒，提高N型鳍式场效应晶体管抗穿通的能力。
[0018]可选的，所述源区和漏区在鳍部中的深度小于掺杂区在鳍部中的深度。
[0019]可选的，所述栅极结构包括位于鳍部的侧壁和顶部部分表面的栅氧化层、和位于栅氧化层上的多晶硅栅电极。
[0020]可选的，所述栅极结构包括位于鳍部的侧壁和顶部部分表面的高K栅介质层、和位于高K栅介质层上的金属栅电极。
[0021]本发明还提供了一种N型鳍式场效应晶体管，包括:半导体衬底，所述半导体衬底上具有凸起的鳍部，所述鳍部包括相邻接的底部区域和上部区域，所述底部区域位于上部区域下方；位于所述鳍部的底部区域中的掺杂区，所述掺杂区中掺杂有B离子和F离子；横跨覆盖所述鳍部的侧壁和顶部部分表面的栅极结构；位于栅极结构两侧的鳍部中的源区和漏区。
[0022]可选的，所述鳍部两侧的半导体衬底上形成有隔离结构，所述隔离结构的表面低于鳍部的顶部表面，所述栅极结构部分位于隔离结构表面上。
[0023]可选的，所述掺杂区的表面与隔离结构的表面的齐平或低于隔离结构的表面。
[0024]可选的，所述鳍部的材料为硅，所述硼离子取代鳍部中硅原子的位置，氟离子占据硅原子之间的间隙位置。
[0025]可选的，所述B离子和F离子的浓度为1E17?lE19atom/cm3，B离子和F离子的数量比为1:1?1:5。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]本发明的N型鳍式场效应晶体管的形成方法，在形成鳍部后，在鳍部的底部区域中注入B离子和F离子，形成注入区，在进行注入工艺后，进行退火工艺，激活注入区中的B离子和F离子，在鳍部的底部区域中形成掺杂区，掺杂区中具有B离子，B离子的类型与N型鳍式场效应晶体管源区和漏区掺杂离子的类型(N型离子)相反，提高了源区和漏区之间的势垒，源区和漏区穿通时需要克服该势垒，从而提高了 N型鳍式场效应晶体管抗穿通的能力，并且，进行退火时硼离子取代鳍部中硅原子的位置，氟离子占据硅原子之间的间隙位置(硼离子一般是通过硅原子之间的间隙扩散)，由于氟离子占据了硼离子的扩散通道，从而使得注入的硼离子定扎在注入位置附近，防止了硼离子向外扩散，N型鳍式场效应晶体管抗穿通的能力进一步增强。另外，在离子注入后，直接进行退火工艺以激活掺杂离子，防止离子注入后进行其他工艺时，未激活的硼离子向注入位置(或注入区)之外的区域扩散，形成的掺杂区的位置与离子的注入位置对应，防止掺杂区的位置的偏移，并保证注入的B离子和F离子浓度和浓度均匀性。
[0028]进一步，所述离子注入工艺覆盖的范围包括鳍部和鳍部两侧的隔离结构，部分B离子和F离子通过鳍部的表面注入到鳍部中，部分B离子和F离子通过隔离结构表面的散射作用注入到鳍部中或者在后需退火时通过扩散作用进入到鳍部中，散射作用和扩散作用对鳍部侧壁表面附近的B离子和F离子进行补充，以使鳍部中形成的注入区的边缘区域和中间区域的B离子和F离子浓度分布较为均匀。
[0029]进一步，所述注入的B离子的数量与F离子的数量之比为1:3?1:5，使得F离子能占据硅原子与硅原子之间的多个间隙，阻断B离子的扩散通道，防止B离子的扩散，尽量使得B离子定扎在输入位置附近，保证注入的B离子的浓度和浓度均匀性分布，更有效的提高了 N型鳍式场效应晶体管抗穿通的能力。
[0030]本发明的N型鳍式场效应晶体管包括位于鳍部的底部区域中的掺杂区，掺杂区中掺杂有B离子和F离子，氟离子占据硅原子之间的间隙位置(硼离子一般是通过硅原子之间的间隙扩散)，由于氟离子占据了硼离子的扩散通道，从而使得注入的硼离子定扎在注入位置附近，防止了硼离子向外扩散，并且注入的B离子的类型与N型鳍式场效应晶体管源区和漏区掺杂离子的类型(N型离子)相反，提高了源区和漏区之间的势垒，提高了 N型鳍式场效应晶体管抗穿通的能力。
【附图说明】
[0031]图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的结构示意图；
[0032]图2?图7为本发明实施例鳍式场效应晶体管形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]如【背景技术】所言，现有技术形成的鳍式场效应晶体管晶体管容易产生源漏穿通的问题。
[0034]研究发现，现有技术的鳍式场效应晶体管容易产生源漏穿通的原因为:鳍式场效应晶体管具有凸起的鳍部，鳍部两侧的半导体衬底上具有隔离结构，隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁表面且隔离结构的表面低于鳍部的顶部表面，所述隔离结构用于栅极结构与半导体之间以及相邻鳍部之间的电学隔离，栅极结构横跨覆盖鳍部的部分侧部和顶部表面，并且部分栅极结构位于隔离结构上，因而现有技术的鳍式场效应晶体管栅极结构只覆盖鳍部的上部区域(上部区域是指鳍部的高于隔离结构表面的部分)表面，而鳍部的底部区域(鳍部是指鳍部的低于隔离结构表面的部分)不会被栅极结构覆盖，因而在鳍式场效应晶体管工作时，栅极结构对鳍部上部区域的控制能力较强，而对鳍部的底部区域的控制能力很弱，因此鳍式场效应晶体管的源区和漏区之间容易穿通。
[0035]为解决上述问题，本发明实施例首先提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，在形成鳍部后，通过离子注入在鳍部中形成掺杂区，掺杂区的掺杂类型与鳍式场效应晶体管源区和漏区的掺杂类型相反，因而增加了鳍式场效应晶体管的源区和漏区之间的势垒，以防止了源区和漏区之间的穿通。
[0036]