[發明專利]多柵器件的形成方法

有效

• 申請號: 201110276311.7
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN103000527A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種多柵器件的形成方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的不斷發展，隨著工藝節點逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應用，來獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當器件的特征尺寸(CD，Critical?Dimension)進一步下降時，即使采用后柵工藝，常規的MOS場效應管的結構也已經無法滿足對器件性能的需求，多柵器件作為常規器件的替代得到了廣泛的關注。

鰭式場效應晶體管(Fin?FET)是一種常見的多柵器件，圖1示出了現有技術的一種鰭式場效應晶體管的立體結構示意圖。如圖1所示，包括：半導體襯底10，所述半導體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14一般是通過對半導體襯底10刻蝕后得到的；介質層11，覆蓋所述半導體襯底10的表面以及鰭部14的側壁的一部分；柵極結構12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂部和側壁，柵極結構12包括柵介質層(圖中未示出)和位于柵介質層上的柵電極(圖中未示出)。對于Fin?FET，鰭部14的頂部以及兩側的側壁與柵極結構12相接觸的部分都成為溝道區，即具有多個柵，有利于增大驅動電流，改善器件性能。

現有技術的多柵器件的形成方法，包括：

請參考圖2，提供基底20，在所述基底20表面形成有圖形化的光刻膠層21。

請參考圖3，以所述圖形化的光刻膠層21為掩膜，刻蝕所述基底20，形成凸出的鰭部23。

然而，現有技術形成的多柵器件的鰭部23的特征尺寸較大，器件性能改善不大。

更多關于多柵器件的形成方法請參考公開號為“US7868380B2”的美國專利。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種多柵器件的形成方法，形成的多柵器件的鰭部的特征尺寸更小、器件性能好。

為解決上述問題，本發明提供了一種多柵器件的形成方法，包括：

提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一開口的硅薄膜；所述第一開口內填充滿半導體薄膜；形成覆蓋所述硅薄膜和半導體薄膜的光刻膠層，所述光刻膠層具有第二開口，所述第二開口位于所述第一開口的正上方，且所述第二開口的寬度小于所述第一開口的寬度；

向所述第二開口內填充滿自對準層；

對所述自對準層進行退火處理，形成分別呈線性排列的第一結構和第二結構，且所述第一結構和第二結構相互交錯排列；

去除所述第一結構，形成具有多個第三開口的自對準層；

以所述具有多個第三開口的自對準層為掩膜，去除部分所述半導體薄膜，形成第三結構；

形成與所述第三結構相對應的鰭部。

可選地，所述自對準層的材料為PS-b-PMMA。

可選地，所述第一結構的材料為PMMA，所述第二結構的材料為PS；或者所述第一結構的材料為PS，所述第二結構的材料為PMMA。

可選地，當所述第一結構的材料為PMMA時，去除所述第一結構的工藝步驟包括：采用紫外光源照射所述第一結構，添加醋酸去除所述第一結構。

可選地，所述紫外光的功率為280W；所述醋酸中CH₃COOH和H₂O的體積比例為3∶7。

可選地，所述第一結構的寬度為10-20nm，所述第二結構的寬度為20-40nm。

可選地，所述半導體薄膜的材料為SiGe或SiC。

可選地，所述半導體薄膜的形成工藝為化學氣相沉積或物理氣相沉積。

可選地，所述半導體薄膜的形成步驟包括：在溫度為600-800℃，壓力為0.1-0.3Torr的條件下，通入流量為80-150sccm的SiH₄，流量為40-80sccm的GeH₄，流量為10-20SLM的H₂。

可選地，所述形成與所述第三結構相對應的鰭部的工藝步驟包括：在相鄰兩個第三結構間的開口內形成第四結構，并去除所述第三結構；當所述第四結構的寬度等于待形成的鰭部的寬度時，將第四結構作為多柵器件的鰭部；當所述第四結構的寬度小于待形成的鰭部的寬度時，在所述第四結構表面形成相應厚度的、與所述第四結構的材料相同的薄膜，形成多柵器件的鰭部；當所述第四結構的寬度大于待形成的鰭部的寬度時，去除部分第四結構形成鰭部。

可選地，所述鰭部的寬度為12nm-40nm。