[發(fā)明專利]鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710154750.4
• 申請(qǐng)日: 2007-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN101303975A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐祖望;丁致遠(yuǎn);鐘堂軒;蘇怡年;蔡嘉祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/308
• 分類號(hào): H01L21/308;H01L21/28;H01L21/336;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的制造技術(shù)，特別涉及一種場效應(yīng)晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)

例如雙柵極金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)應(yīng)晶體管(metal?oxide?transistorfield?transistor；MOSFET)結(jié)構(gòu)的鰭式場效應(yīng)晶體管(fin?field?transistor；FinFET)包括形成于直立式的硅鰭狀物之中的通道。鰭式場效應(yīng)晶體管的應(yīng)用廣泛，例如可使用于電子產(chǎn)品的例如數(shù)位處理上。如同其他晶體管裝置一樣，為了改善集成電路的效能及成本，鰭式場效應(yīng)晶體管的尺寸也持續(xù)地縮小。當(dāng)鰭式場效應(yīng)晶體管裝置進(jìn)一步地微型化時(shí)，裝置密度會(huì)增加。而為了制造需要較小尺寸的鰭式場效應(yīng)晶體管的圖案時(shí)，在制造的技術(shù)上，會(huì)變得愈來愈具挑戰(zhàn)性。

鰭狀物所需的寬度，已經(jīng)超越現(xiàn)行可用的光刻技術(shù)的分辨率的或是分辨能力，因此，必須使用不同于標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝(photolithography)的制造技術(shù)。這些技術(shù)通常會(huì)形成比起想要的最終尺寸還要大的硅結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)由各種方式修整(trimming)硅結(jié)構(gòu)的尺寸，直到想要的尺寸為止，然而這些技術(shù)仍有許多缺點(diǎn)而無法被接受。修整尺寸過大的硅鰭狀物的方法之一為，利用反應(yīng)性離子蝕刻法，由原來過度定義的尺寸修整而縮小硅鰭狀物的尺寸，而由于技術(shù)節(jié)點(diǎn)(technology?node)變得小于這個(gè)尺寸，因此，上述方法不可實(shí)行。再者，由于反應(yīng)性離子蝕刻法會(huì)導(dǎo)致鰭狀物具有粗糙的表面，此粗糙表面會(huì)導(dǎo)致完成的晶體管具有較差的電子性能。

Ahmed等人的美國專利第6,812,119號(hào)公開了一種雙柵極鰭式場效應(yīng)晶體管，其通過氧化鰭狀物使鰭狀物變窄。此用于雙柵極鰭式場效應(yīng)晶體管的鰭狀物的形成方法包括形成第二半導(dǎo)體材料層于第一半導(dǎo)體材料層上，以及形成雙覆蓋物(cap)于上述第二導(dǎo)體材料層，此形成方法還包括在雙覆蓋物每一個(gè)鄰接側(cè)形成間隔件(spacer)，以及在上述雙覆蓋物下方的第一半導(dǎo)體材料層中形成雙鰭狀物。此形成方法也包括薄化上述雙鰭狀物以形成變窄的雙鰭狀物。

然而，先前技術(shù)仍有鰭狀物過度定義(overdefined)的尺寸或者表面粗糙度衍生的相關(guān)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法，其目的在于改善現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于鰭狀物的過度定義尺寸進(jìn)行修整而產(chǎn)生的工藝復(fù)雜度的問題，或者改善表面粗糙度所導(dǎo)致的鰭式場效應(yīng)晶體管的電子效能不佳的問題。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上方形成第一掩模層；在該第一掩模層上方形成第二掩模層；在該第二掩模層上方形成光致抗蝕劑圖案，其具有第一寬度；利用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，并且蝕刻該第二掩模層；修整該光致抗蝕劑圖案，以形成修整后的光致抗蝕劑圖案，具有第二寬度，其小于該第一寬度；利用該修整后的光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，并且蝕刻該第二掩模層以及該第一掩模層，以形成由該第一掩模層以及該第二掩模層構(gòu)成的疊層掩模；以及蝕刻該半導(dǎo)體襯底以形成鰭狀物結(jié)構(gòu)，其介于兩個(gè)溝槽之間。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括：在形成所述光致抗蝕劑圖案之前，在第二掩模層上方形成底部抗反射層。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括：在所述半導(dǎo)體襯底上方形成第一氧化層；以及在第一掩模層上方形成第二氧化層。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括：填入隔離層于所述溝槽之中；凹蝕所述隔離層，以留下淺溝槽隔離物以及形成凹陷部于所述淺溝槽隔離物的上方；以及在所述疊層掩模以及所述淺溝槽隔離物上方形成柵極電極，其中所述柵極電極大體上垂直于所述鰭狀物結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括：在凹蝕所述隔離層之前，使用所述疊層掩模為停止層，并平坦化所述隔離層。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括去除所述疊層掩模的所述第二掩模層。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，還包括在凹蝕所述隔離層之后，沿著所述鰭狀物結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成柵極介電層。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，其中所述第一掩模層以及所述第二掩模層由不同的材料構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，其中形成所述柵極電極的步驟包括：在所述疊層掩模以及所述淺溝槽隔離物上形成金屬層；在所述金屬層上形成硬掩模層，其中所述硬掩模層以及所述第一掩模層由不同材料構(gòu)成；以及蝕刻所述金屬層以形成所述柵極電極。