本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路性能的提高主要是通過不斷縮小集成電路器件的尺寸以提高它的速度來實現(xiàn)的。目前，由于高器件密度、高性能和低成本的需求，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)進步到納米技術(shù)工藝節(jié)點，半導(dǎo)體器件的制備受到各種物理極限的限制。

隨著CMOS器件尺寸的不斷縮小，來自制造和設(shè)計方面的挑戰(zhàn)促使了三維設(shè)計如鰭片場效應(yīng)晶體管(FinFET)的發(fā)展。相對于現(xiàn)有的平面晶體管，F(xiàn)inFET是用于20nm及以下工藝節(jié)點的先進半導(dǎo)體器件，其可以有效控制器件按比例縮小所導(dǎo)致的難以克服的短溝道效應(yīng)，還可以有效提高在襯底上形成的晶體管陣列的密度，同時，F(xiàn)inFET中的柵極環(huán)繞鰭片(鰭形溝道)設(shè)置，因此能從三個面來控制靜電，在靜電控制方面的性能也更突出。

在所述FinFET器件中由于源漏區(qū)的部分消耗，需要執(zhí)行溝道停止層來控制所述鰭片底部的源漏穿通，通常所述溝道停止離子注入優(yōu)選在鰭片工藝之后，但是鰭片的損壞以及溝道停止離子注入向上擴散的問題成為很大的挑戰(zhàn)。為了解決該問題，可以選用橫向擴散溝道離子注入的方法，但是在該過程中由于硬掩膜層SiN的脫落使得該離子注入不可行。

為了提高半導(dǎo)體器件的性能和良率，需要對器件的制備方法作進一步的改進，以便消除上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：

步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有無定型硅層和硬掩膜層；

步驟S2：圖案化所述硬掩膜層、所述無定型硅層和所述半導(dǎo)體襯底，以形成鰭片；

步驟S3：沉積隔離材料層，以覆蓋所述鰭片，然后回蝕刻所述隔離材料層，以露出部分所述鰭片，形成目標高度的鰭片；

步驟S4：選用橫向擴散離子注入的方法進行溝道停止離子注入，以形成溝道穿通停止層。

可選地，在所述步驟S4中，沿所述鰭片方向以傾斜的角度進行所述溝道停止離子注入。

可選地，在所述步驟S1中，所述硬掩膜層選用SiN。

可選地，在所述步驟S2中，在形成所述鰭片之后，所述方法還進一步包括在所述鰭片表面形成襯墊氧化物層的步驟。

可選地，在所述步驟S3中，所述隔離材料層選用氧化物。

可選地，所述氧化物通過流動式化學(xué)氣相沉積法形成。

可選地，在所述步驟S3中，在回蝕刻所述隔離材料層之前，還包括平坦化所述隔離材料層至所述鰭片頂部的步驟。

本發(fā)明還提供了一種上述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，在本發(fā)明中選用無定型硅代替氧化物作為所述硬掩膜層SiN的緩沖層，以防止在所述隔離材料層回蝕刻過程中所述緩沖層的損失，造成所述硬掩膜層的脫落，從而使溝道停止離子注入工藝更加簡單易行。

本發(fā)明選用所述無定型硅具有以下優(yōu)點：

(1)可以解決在隔離材料層回蝕刻過程中硬掩膜層SiN脫落的問題。

(2)無定型硅可以作為所述硬掩膜層的緩沖層，以解決所述襯底Si晶格與SiN的失配和缺失問題。

(3)所述無定形硅緩沖層在后續(xù)的步驟中繼續(xù)存在，和后續(xù)工藝兼容。

(4)本發(fā)明可以使橫向擴散的溝道停止離子注入工藝可行。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，

圖1a-1e為現(xiàn)有技術(shù)中所述半導(dǎo)體器件的制備過程示意圖；

圖2a-2f為現(xiàn)有技術(shù)中所述半導(dǎo)體器件的另外一種制備過程示意圖；

圖3a-3d為本發(fā)明中所述半導(dǎo)體器件的制備過程示意圖；

圖4為制備本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的工藝流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取 向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

現(xiàn)有技術(shù)中所述半導(dǎo)體器件的制備方法包括：首先提供襯底101，在襯底上形成墊氧化物層102；在所述墊氧化物102上形成硬掩膜層103，例如SiN，如圖1a所示。

然后圖案化所述硬掩膜層103、墊氧化物層102和所述半導(dǎo)體襯底，以形成鰭片結(jié)構(gòu)，如圖1b所示。

沉積隔離材料層104，以覆蓋所述鰭片，如圖1c所示，然后回蝕刻所述隔離材料層，露出所述鰭片至目標高度，并去除墊氧化物102和硬掩膜層103，所述如圖1d所述。

然后執(zhí)行溝道停止層離子注入，如圖1e所述，所述方法存在以下問題：

(1)由于所述鰭片較窄，所述離子注入會造成對所述鰭片的損壞；

(2)所述穿通離子注入將向上擴散至溝道區(qū)域中，降低所述溝道的遷移率；

(3)橫向擴散溝道離子注入的方法可以解決上述問題，但是在上述工藝中不可行。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中還提供了另外的方法，如圖2a-2f所示：首先提供襯底201，在襯底上形成墊氧化物層202；在所述墊氧化物202上形成硬掩膜層203，例如SiN，如圖2a所示。

然后圖案化所述硬掩膜層203、墊氧化物層202和所述半導(dǎo)體襯底，以形成鰭片結(jié)構(gòu)，如圖2b所示。

沉積隔離材料層204，以覆蓋所述鰭片，如圖2c所示，然后回蝕刻所述隔離材料層，露出所述鰭片至目標高度，如圖2d所述。

然后執(zhí)行溝道停止層離子注入，如圖2e所述，橫向擴散離子注入(lateral straggle Ion Implantation)的方法具有以下優(yōu)點：(1)由于離子的橫向擴散蔓延，因此溝道離子注入的能量更低，對所述鰭片的損壞可以解決；(2)由于 橫向擴散離子注入所述器件底部向上擴散減緩。因此橫向擴散離子注入(lateral straggle Ion Implantation)方法可以解決器件底部漏電的問題，但是所述方法存在的挑戰(zhàn)是所述硬掩膜層203在該正常工藝中不可用，引起該問題的原因是在隔離氧化物回蝕刻過程中所述墊氧層202會被蝕刻(部分去除、或完全去除，如圖2f所示)，從而造成所述硬掩膜層203會發(fā)生脫落。

為了提高半導(dǎo)體器件的性能和良率，需要對器件的制備方法作進一步的改進，以便消除上述問題。

實施例1

下面結(jié)合圖3a-3d以及圖4對本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件以及制備方法做進一步的說明。

執(zhí)行步驟301，提供半導(dǎo)體襯底301并執(zhí)行離子注入，以形成阱。

在該步驟中所述半導(dǎo)體襯底301可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

其中所述半導(dǎo)體襯底301包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域，以在后續(xù)的步驟中形成NMOS器件和PMOS器件。

接著在所述半導(dǎo)體襯底301上形成墊氧化物層(Pad oxide)，其中所述墊氧化物層(Pad oxide)的形成方法可以通過沉積的方法形成，例如化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等方法，還可以通過熱氧化所述半導(dǎo)體襯底的表面形成，在此不再贅述。

進一步，在該步驟中還可以進一步包含執(zhí)行離子注入的步驟，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成阱，其中注入的離子種類以及注入方法可以為本領(lǐng)域中常用的方法，在此不一一贅述。

接著執(zhí)行步驟202，在半導(dǎo)體襯底301上形成無定形硅層302和硬掩膜層303。

具體地，如圖3a所示，其中，所述無定形硅302作為所述硬掩膜層303的緩沖層，所述無定形硅302可以解決在隔離材料層回蝕刻過程中硬掩膜層SiN脫落的問題。

此外，無定型硅可以作為所述硬掩膜層的緩沖層，可以解決所述襯底Si晶格與SiN的失配和缺失問題；所述無定形硅緩沖層在后續(xù)的步驟中繼續(xù)存 在，和后續(xù)工藝兼容。由于所述無定型硅的設(shè)置，可以使橫向擴散的溝道停止離子注入工藝可行。

其中，所述硬掩膜層選用SiN。

接著執(zhí)行步驟203，圖案化所述無定形硅層302、硬掩膜層303和所述半導(dǎo)體襯底301，以形成多個鰭片。

具體地，如圖3b所示，其中所述鰭片的寬度全部相同，或者鰭片分為具有不同寬度的多個鰭片組。

具體的形成方法包括：在半導(dǎo)體襯底上形成光刻膠層(圖中未示出)，形成所述光刻膠層可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的各種適宜的工藝，圖案化所述光刻膠層，形成用于蝕刻半導(dǎo)體襯底以在其上形成鰭片的多個彼此隔離的掩膜，然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述無定形硅層302、硬掩膜層303和所述半導(dǎo)體襯底301，以形成多個鰭片。

執(zhí)行步驟204，形成襯墊氧化物層，以覆蓋半導(dǎo)體襯底的表面、鰭片結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述硬掩膜層的側(cè)壁和頂部。

在一個實施例中，采用現(xiàn)場蒸汽生成工藝(ISSG)形成襯墊氧化物層。

可選地，在該步驟中還可以形成覆蓋襯墊氧化物層的保護層，以后續(xù)實施的工藝對鰭片結(jié)構(gòu)的高度和特征尺寸造成損失。在一個實施例中，采用具有可流動性的化學(xué)氣相沉積工藝(FCVD)形成保護層，保護層的材料可以為氮化硅。

執(zhí)行步驟205，沉積隔離材料層304，以覆蓋所述鰭片結(jié)構(gòu)。

具體地，如圖3c所示，沉積隔離材料層，以完全填充鰭片結(jié)構(gòu)之間的間隙。在一個實施例中，采用具有可流動性的化學(xué)氣相沉積工藝實施所述沉積。隔離材料層的材料可以選擇氧化物，例如HARP。

然后回蝕刻所述隔離材料層，至所述鰭片的目標高度，如圖3d所示。

具體地，回蝕刻所述隔離材料層，以露出部分所述鰭片，進而形成具有特定高度的鰭片。作為示例，實施高溫退火，以使隔離材料層致密化，所述高溫退火的溫度可以為700℃-1000℃；執(zhí)行化學(xué)機械研磨，直至露出所述硬掩膜層的頂部；去除所述硬掩膜層中的氮化硅層，在一個實施例中，采用濕法蝕刻去除氮化硅層，所述濕法蝕刻的腐蝕液為稀釋的氫氟酸；去除所述硬掩膜層中的氧化物層和部分隔離材料層，以露出鰭片結(jié)構(gòu)的部分，進而形成具有特定高度的鰭片結(jié)構(gòu)。

執(zhí)行步驟206，執(zhí)行溝道停止注入，以在所述鰭片結(jié)構(gòu)中的下方形成穿通停止層。

具體地，如圖1e所示，在該步驟中實施溝道停止注入，以形成所述穿通停止層，控制位于鰭片結(jié)構(gòu)底部的源/漏穿通。

可選地，選用橫向擴散離子注入的方法進行溝道停止離子注入，以形成溝道穿通停止層。所述溝道停止注入的注入離子為碳離子、氮離子或者二者的組合。

進一步，沿所述鰭片方向傾斜的進行所述溝道停止離子注入。

可選地，注入離子相對于垂直于半導(dǎo)體襯底301的方向的入射角度為10°-20°。

至此，完成了本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制備過程的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實現(xiàn)，此處不再贅述。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，在本發(fā)明中選用無定型硅代替氧化物作為所述硬掩膜層SiN的緩沖層，以防止在所述隔離材料層回蝕刻過程中所述緩沖層的損失，造成所述硬掩膜層的脫落，從而使溝道停止離子注入工藝更加簡單易行。

本發(fā)明選用所述無定型硅具有以下優(yōu)點：

(1)可以解決在隔離材料層回蝕刻過程中硬掩膜層SiN脫落的問題。

(2)無定型硅可以作為所述硬掩膜層的緩沖層，以解決所述襯底Si晶格與SiN的失配和缺失問題。

(3)所述無定形硅緩沖層在后續(xù)的步驟中繼續(xù)存在，和后續(xù)工藝兼容。

(4)本發(fā)明可以使橫向擴散的溝道停止離子注入工藝可行。

圖4為本發(fā)明一具體地實施方式中所述半導(dǎo)體器件制備流程圖，具體地包括：

步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有無定型硅層和硬掩膜層；

步驟S2：圖案化所述硬掩膜層、所述無定型硅層和所述半導(dǎo)體襯底，以形成鰭片；

步驟S3：沉積隔離材料層，以覆蓋所述鰭片，然后回蝕刻所述隔離材料層，以露出部分所述鰭片，形成目標高度的鰭片；

步驟S4：選用橫向擴散離子注入的方法進行溝道停止離子注入，以形成溝道穿通停止層。

實施例2

本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件選用實施例1所述的方法制備。在本發(fā)明中選用無定型硅代替氧化物作為所述硬掩膜層SiN的緩沖層，以防止在所述隔離材料層回蝕刻過程中所述緩沖層的損失，造成所述硬掩膜層的脫落，進一步提高了所述半導(dǎo)體器件的性能和良率。

實施例3

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實施例2所述的半導(dǎo)體器件。其中，半導(dǎo)體器件為實施例2所述的半導(dǎo)體器件，或根據(jù)實施例1所述的制備方法得到的半導(dǎo)體器件。

本實施例的電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機、攝像機、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括所述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實施例的電子裝置，由于使用了上述的半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。