鳍式场效应晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。
[0003]鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，如图1所示，为现有的鳍式场效应晶体管的结构示意图。所述鳍式场效应晶体管包括半导体衬底10 ;位于衬底10上的若干鳍部20 ;位于半导体衬底10表面的隔离层30，所述隔离层30的表面低于鳍部20的顶部表面，并且覆盖鳍部20的部分侧壁；位于隔离层30表面且横跨所述鳍部20的栅极结构，所述栅极结构包括栅介质层41和位于所述栅介质层41表面的栅极42。所述栅极结构两侧的鳍部20内还形成有源极和漏极。为了提高鳍式场效应晶体管的沟道区面积，所述鳍式场效应晶体管的栅极结构通常横跨多个鳍部20。
[0004]现有技术在形成所述鳍式场效应晶体管的过程中，通长会在栅极结构下方的沟道区域与源极、漏极区域之间进行口袋离子注入，所述口袋离子注入的掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型相反，可以提高形成的鳍式场效应晶体管的源极和漏极之间的穿通电压，从而抑制鳍式场效应晶体管的源漏穿通效应，提高鳍式场效应晶体管的性能。
[0005]但是，现有技术中，对鳍式场效应晶体管进行的口袋离子注入的效果较差，口袋注入的掺杂离子很难进入靠近源极区域、漏极区域中靠近沟道区域的部分，从而对鳍式场效应晶体管的性能改善有限，需要进一步改善所述口袋离子注入的工艺，以进一步提高鳍式场效应晶体管的性能。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，提高形成的鳍式场效应晶体管的性能。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有两个以上分立且平行排列的鳍部；在所述半导体衬底表面形成隔离层，所述隔离层表面低于鳍部的顶部表面且覆盖鳍部的部分侧壁；在所述隔离层表面形成横跨一个或多个鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述鳍部侧壁和顶部；对所述栅极结构一侧鳍部进行第一离子注入，所述第一离子注入的注入方向与栅极结构相对，并且所述第一离子注入的注入方向在半导体衬底表面的投影与鳍部长度方向之间的锐角夹角为第一扭转角，所述第一扭转角大于0°小于45° ;对所述栅极结构另一侧鳍部进行第二离子注入，所述第二离子注入的注入方向与栅极结构相对，并且所述第二离子注入的注入方向在半导体衬底表面的投影与鳍部长度方向之间的锐角夹角为第二扭转角，所述第二扭转角大于O。小于45°。
[0008]可选的，所述第一扭转角与第二扭转角大小相同。
[0009]可选的，所述第一离子注入包括:对鳍部的一侧进行第一方向离子注入，然后对所述鳍部的另一侧进行第二方向离子注入。
[0010]可选的，所述第一方向离子注入的注入方向与第二方向离子注入的注入方向关于鳍部的长度方向对称。
[0011]可选的，所述第二离子注入包括:对鳍部的一侧进行第三方向离子注入，然后对所述鳍部的另一侧进行第四方向离子注入。
[0012]可选的，所述第三方向离子注入的注入方向与第四方向离子注入的注入方向关于鳍部的长度方向对称。
[0013]可选的,所述半导体衬底为晶圆,所述晶圆边缘具有对准标记,所述对准标记与晶圆圆心之间的连线与鳍部的长度方向垂直。
[0014]可选的，所述第一离子注入的注入方向与半导体衬底法线之间的倾斜角的正切值小于或等于相邻鳍部的间距与鳍部顶部与隔离层表面的高度差之间的比值。
[0015]可选的，所述第二离子注入的注入方向与半导体衬底法线之间的倾斜角的正切值小于或等于相邻鳍部的间距与鳍部顶部与隔离层表面的高度差之间的比值。
[0016]可选的，所述第二离子注入的注入方向与半导体衬底法线之间的倾斜角与第一离子注入的注入方向与半导体衬底法线之间的倾斜角相同。
[0017]可选的，所述第一离子注入的总剂量与第二离子注入的总剂量不相同。
[0018]可选的，所述第一离子注入和第二离子注入的掺杂离子的类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型相反。
[0019]可选的，所述第一离子注入的离子能量为15KeV?60KeV，剂量为3E13atom/cm2?6E13atom/cm2。
[0020]可选的，第一方向离子注入的离子能量为15KeV?60KeV,剂量为1.5E13atom/cm2?3E13atom/cm2 ;第二方向离子注入的离子能量为15KeV?60KeV,剂量为1.5E13atom/cm2 ?3E13atom/cm2。
[0021]可选的，所述第二离子注入的离子能量为15KeV?60KeV，剂量为3E13atom/cm2?6E13atom/cm2。
[0022]可选的，第二方向尚子注入的尚子能量为15KeV?60KeV,剂量为1.5E13atom/cm2?3E13atom/cm2 ;第四方向离子注入的离子能量为15KeV?60KeV,剂量为1.5E13atom/cm2 ?3E13atom2。
[0023]可选的，在进行所述第一离子注入和第二离子注入之前，对所述栅极结构两侧的鳍部进行轻掺杂离子注入，所述轻掺杂离子注入的掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型相同。
[0024]可选的，在进行所述第一离子注入和第二离子注入之后，对所述栅极结构两侧的鳍部进行轻掺杂离子注入，所述轻掺杂离子注入的掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型相同。
[0025]可选的，在对所述鳍部进行第一离子注入和第二离子注入之后，对所述鳍部进行重掺杂离子注入，形成位于栅极结构一侧的源极和位于栅极结构另一侧的漏极。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]本发明的技术方案中，在半导体衬底上形成两个以上分立且平行排列的鳍部；然后在半导体衬底上形成表面低于鳍部顶部的隔离层，在所述隔离层上形成横跨一个或多个鳍部的栅极结构；然后对所述栅极结构一侧的鳍部进行第一离子注入，所述第一离子注入的注入方向在半导体衬底表面的投影与鳍部长度方向之间的第一扭转角大于0°小于45°，所述第二离子注入的注入方向在半导体衬底表面的投影与鳍部长度方向之间的第一扭转角大于0°小于45°。一方面，由于所述第一扭转角和第二扭转角大于0°，所以所述第一离子注入和第二离子注入具有垂直于鳍部的分量，掺杂离子能够进入鳍部；另一方面，在注入过程中，为了减小相邻鳍部的阻挡作用，使第一离子注入和第二离子注入的注入离子能够进入栅极结构边缘附近的鳍部，所述第一扭转角和第二扭转角具有临界值，所述临界值等于arctan(S/d)，其中，相邻鳍部之间的间距为S，栅极结构一侧的鳍部的长度为d。由于目前器件的集成度较高，相邻鳍部之间的间距s通常小于栅极结构一侧的鳍部的长度d，所以arctan(S/d)小于45°。所以本发明的技术方案的第一扭转角和第二扭转角小于45°时，可以降低相邻鳍部对于第一离子注入和第二离子注入的阻挡作用，使第一离子注入和第二离子注入的掺杂离子能够进入或尽量靠近沟道区域，同时所述第一扭转角和第二扭转角越小，相邻鳍部的阻挡作用越小。
[0028]进一步，所述第一离子注入的离子注入方向与半导体衬底的法线方向之间具有第一倾斜角，所述第二离子注入的离子注入方向与半导体衬底的法线方向之间具有第二倾斜角，所述第一倾斜角和第二倾斜角的正切值小于或等于相邻鳍部的间距与鳍部顶部与隔离层表面的高度差之间的比值，从而可以使得第一离子注入和第二离子注入的掺杂离子能够到达靠近隔离层的鳍部内，使的形成的掺杂区在鳍部的高度方向上分布较为均匀，从而提高所述第一离子注入和第二离子注入对于鳍式场效应晶体管的源漏穿通问题的改善效果，进而提高鳍式场效应晶体管的性能。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的现有技术的鳍式场效应晶体管的结构示意图；
[0030]图2至图14是本发明的实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]如【背景技术】中所述，现有的对鳍式场效应晶体管进行的口袋离子注入进入源极区域、漏极区域中靠近沟道区