[发明专利]半导体装置及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及其制作方法，尤其涉及一种鳍式场效晶体管装置及其制作方法。

背景技术

随着半导体工业发展至纳米技术工艺，为追求更高的元件密度、效能和更低的成本，制造和设计双重的挑战已促使三维设计的发展，例如鳍式场效晶体管(fin-like field effect transistor，以下可简称FinFET)。一般的鳍式场效晶体管由基底延伸而制作一薄的“鳍”(或鳍结构)，蚀刻基底的硅层。场效晶体管的沟道形成于此垂直的鳍中。一栅极提供于鳍的上方(例如包覆鳍)。该技术的好处在于沟道的两侧形成栅极，使栅极可由两侧控制沟道。此外，此技术还包括以下优点：减少短沟道效应和提供更高的电流。

鳍式场效晶体管的制作已遭遇到许多问题，例如成长外延硅于部分的鳍上，以作为部分的源/漏极图样，已受到目前制造技术各种工艺参数的不利影响。因此，需要改良半导体工艺成长外延硅的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种半导体装置的制作方法，包括提供一基底，形成多个鳍于基底上方，上述鳍借由一隔离结构彼此隔离，形成一栅极结构于每个鳍的部分上方，分别于栅极结构的侧壁形成间隙壁，于每个鳍的暴露部分外延成长硅，其中外延工艺加入一不纯物元素，不纯物元素择自锗、铟和碳组成的族群，及于外延硅掺杂n型掺杂物。

本发明提供一种半导体装置的制作方法，包括形成多个硅鳍，上述硅鳍借由一浅沟槽隔离结构彼此隔离，形成一栅极结构于每个上述硅鳍上方，分别于栅极结构的侧壁形成间隙壁，形成一外延硅于每个上述硅鳍的暴露部分上，于外延硅掺杂n型掺杂物，作为部分的源极和漏极图样，其中外延工艺使用一硅前驱物、一载气和一不纯物元素，不纯物元素择自锗、铟和碳组成的族群，其中不纯物元素对外延硅的原子比小于10％。

本发明提供一半导体装置，包括一基底和一n沟道鳍式场效晶体管，n沟道鳍式场效晶体管包括位于基底上方的多个鳍，上述鳍借由一浅沟槽隔离结构彼此隔离，一位于每个上述鳍的部分上方的栅极结构，多个分别形成于栅极结构的侧壁的间隙壁，及一形成于每个鳍的另一部分中的源极和漏极区，上述鳍包括一外延硅，位于每个鳍另一部分上方，其中不纯物元素择自锗、铟和碳组成的族群，且不纯物元素对外延硅的原子比小于10％。

在本发明的技术方案中，外延硅的成长速率可借由加入不纯物元素而改善，理由之一可能是不纯物元素是作为硅前驱物于表面上的氢原子的脱附中心。此外，当进行临场外延工艺的临场掺杂时，可增加掺杂物前驱物的流量，而增加掺杂浓度至期望的程度，而不会有饱和的问题。不纯物元素可减少硅表面上的掺杂毒化。另外，可观察到的是，由于加入不纯物元素，浅沟槽隔离(STI)具有良好的选择性，使得外延硅中的缺陷因而减少

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示本发明半导体装置的制造方法的流程图。

图2A～图2G显示根据图1方法制作半导体装置各阶段的实施例的剖面图和平面图。

上述附图中的附图标记说明如下：

100～方法；102～方块；

104～方块；106～方块；

108～方块；110～方块；

112～方块；114～方块；

200～半导体装置；202～基底；

204～鳍；206～浅沟槽隔离结构；

210～栅极结构；212～栅极介电层；

214～栅电极；216～硬式掩模；

220～氧化层；222～氮化层；

230～蚀刻工艺；234～间隙壁；

240～外延工艺；242～外延硅。

具体实施方式

可以理解的是特定的实施例为提供为范例，以教导本发明较广的发明概念，且本领域普通技术人员可容易将本发明所教导的技术应用于其它方法或装置。此外，可以理解的是，本说明书所讨论的方法和装置包括一些传统的方法和工艺，由于这些结构和工艺是本领域所熟知的，本发明说明书仅会描述其一般的细节。另外，为了方便说明，本发明附图中包括重复的标号，但这些重复不表示本发明附图中的图样或步骤需要结合。更进一步说明，在以下叙述于第二图样上方形成第一图样的叙述可包括以下实施例：第一图样和第二图样直接接触，或可包括于第一图样和第二图样间形成额外图样的实施例，因而使第一图样和第二图样没有直接接触。本发明说明书所使用的鳍式场效晶体管(FinFET)装置名词可提供任何鳍基础(fin-based)，多栅极晶体管。