[发明专利]一种FinFET器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种形成FinFET器件的鳍（Fin）形沟道的方法及具有所述鳍形沟道的FinFET器件。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点，半导体器件的制备受到各种物理极限的限制。

随着CMOS器件尺寸的不断缩小，来自制造和设计方面的挑战促使了三维设计如鳍片场效应晶体管（FinFET）的发展。相对于现有的平面晶体管，FinFET是用于22nm及以下工艺节点的先进半导体器件，其可以有效控制器件按比例缩小所导致的难以克服的短沟道效应，还可以有效提高在衬底上形成的晶体管阵列的密度，同时，FinFET中的栅极环绕鳍形沟道设置，因此能从三个面来控制静电，在静电控制方面的性能也更突出。

现有技术通常采用以下工艺步骤形成FinFET器件的鳍形沟道：首先，在硅基体上形成掩埋氧化物层以制作绝缘体上硅（SOI）结构；接着，在绝缘体上硅结构上形成硅层，其构成材料可以是单晶硅或者多晶硅；然后，图形化硅层，并蚀刻所述经图形化的硅层，以形成鳍形沟道。接下来，可以在鳍形沟道的两侧及顶部形成栅极结构，并在鳍形沟道的两端形成锗硅应力层。

采用上述方法形成鳍形沟道的表面晶向为<110>、<100>或<111>，如果采用高k-金属栅工艺形成位于鳍形沟道两侧的高k-金属栅极结构，则鳍形沟道的表面粗糙度将会影响形成于金属栅极下方的功函数金属层的功函数的变化，导致高k-金属栅极结构的电学性能的下降。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种FinFET器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成多个离子注入区；在相邻的两个所述离子注入区之间外延形成用作鳍形沟道的鳍片。

进一步，形成所述多个离子注入区的工艺步骤包括：在所述半导体衬底上形成图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜，执行离子注入，以在所述半导体衬底中形成所述多个离子注入区；去除所述光刻胶层，并回蚀刻所述半导体衬底，以完全露出所述多个离子注入区。

进一步，所述光刻胶层中的图案定义了所述离子注入的工艺窗口，所述工艺窗口的宽度为10-200nm。

进一步，所述离子注入的注入元素包括C、Ge、In、Ga、N、P或Sb。

进一步，所述离子注入的注入能量为1-5keV，注入剂量为5.0×e¹⁵-5.0×e¹⁸atom/cm²。

进一步，采用灰化工艺去除所述光刻胶层。

进一步，采用湿法蚀刻工艺实施所述回蚀刻。

进一步，所述鳍片的构成材料为Si、SiGe、SiSn或GeSn。

进一步，所述鳍片的表面晶向为<501>。

进一步，所述鳍片的宽度为2-200nm，高度为5-100nm。

进一步，形成所述鳍片之后，还包括在相邻的两个所述鳍片之间形成隔离结构的步骤。

进一步，形成所述隔离结构的工艺步骤包括：形成完全覆盖所述鳍片的绝缘层；执行化学机械研磨工艺研磨所述绝缘层，以露出所述鳍片的顶部；去除部分所述绝缘层。

进一步，所述绝缘层的材料为SiO₂。

进一步，采用化学气相沉积工艺形成所述绝缘层。

进一步，采用回蚀刻工艺实施部分所述绝缘层的去除，所述回蚀刻为干法蚀刻或湿法蚀刻。

本发明还提供一种FinFET器件，包括：

半导体衬底；

形成于所述半导体衬底上的多个离子注入区；

形成于相邻的两个所述离子注入区之间的鳍片；

形成于相邻的两个所述鳍片之间的隔离结构。

进一步，所述鳍片的表面晶向为<501>。

进一步，所述鳍片的宽度为2-200nm，高度为5-100nm。

进一步，所述鳍片的构成材料为Si、SiGe、SiSn或GeSn