[發明專利]鰭形場效應晶體管制造方法

有效

• 申請號: 201210106806.X
• 申請日: 2012-04-08
• 公開（公告）號: CN103367162A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 殷華湘;何衛;鐘匯才;趙超;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種鰭形場效應晶體管制造方法，特別是涉及一種同時形成硅襯底和柵極鰭形結構的鰭形場效應晶體管制造方法。

背景技術

光刻與相關納米線條圖形化技術是實現主流CMOS技術持續尺寸縮小的關鍵與基礎。隨著關鍵線條尺寸縮減到亞32納米以下，傳統光刻與圖形化技術面臨重大挑戰。

現有的投影曝光/光刻系統中，兩個像點能夠被分辨的最小間隔(分辨率)δy＝k1*λ/NA，其中k1為比例因子，λ為曝光波長，NA為數值孔徑。因此現有的提高光刻分辨率的基本方法有，(1)減少曝光波長λ，即從193納米波長DUV轉到更小波長的EUV；(2)提高數值孔徑NA，改進光路，浸潤式曝光等；(3)減少k1值，采用相移掩膜(PSM)、離軸照明(OAI)、光學鄰近校正(OPC)等技術。

然而，光刻線條逐漸變細后，非規整圖形例如拐角線常常產生斷條、集聚現象，所以現在45納米以下關鍵尺寸曝光采用兩次曝光技術(Double?Patterning?Lithography，DPL)，同時需要可制造性設計(Design?for?Manufacturability，DFM)配合，即要求電路采用規整設計。具體地，例如在襯底上的硬掩膜層上涂覆第一光刻膠并曝光顯影形成方向和長度相同的第一光刻膠圖形，并刻蝕硬掩膜層將圖形轉移到硬掩膜層上形成第一硬掩膜層圖形，由于方向和長度都相同，因此可以提高極限分辨率。然后涂覆第二光刻膠并曝光顯影形成第二光刻膠圖形，僅露出部分的第一硬掩膜層圖形，刻蝕露出的第一硬掩膜層圖形以去除不需要連接的部分，形成第二硬掩膜層圖形，并且最終以第二硬掩膜層圖形為掩膜刻蝕襯底或下層結構，形成最終的精細線條。該技術圖形少、通常為負版并且極限分辨率要求不高，因此DPL可以曝光出更高分辨率的線條。

另一方面，在納米尺寸鰭形場效應晶體管(FinFET)中除了柵極(Gate)是關鍵尺寸，硅Fin同樣是關鍵尺寸，需要分別做DPL實現各自納米圖形，也即利用DPL技術形成柵極之后，還要額外再利用一次DPL技術形成硅Fin，需要至少兩次硬掩膜光刻/刻蝕，以及相應的至少四次光刻膠曝光、顯影，因此帶來較多的工藝成本。同時首先形成的硅Fi?n圖形的不均勻布局導致隨后的Gate在利用DPL光刻圖形化的復雜度增加，出現極端復雜情況。

發明內容

由上所述，本發明的目的在于利用一次集中DPL的切割線(cut?line)實現FinFET硅Fin與Gate的同時形成，提高均勻度，減低工藝難度與成本。

為此，本發明提供了一種鰭形場效應晶體管制造方法，包括步驟：在襯底上形成多個第一鰭形結構，沿平行于襯底的第一方向延伸；在襯底上形成多個第二鰭形結構，沿平行于襯底的第二方向延伸，其中第二方向與第一方向相交；選擇性去除第二鰭形結構的一部分，形成多個柵極線條；選擇性去除第一鰭形結構的一部分，形成多個襯底線條。

其中，在襯底上形成多個第一鰭形結構的步驟進一步包括：提供襯底并形成有源區；在有源區上形成沿第一方向延伸的多個光刻膠圖形；以光刻膠圖形為掩膜，刻蝕有源區，形成突起的多個第一鰭形結構、以及第一鰭形結構之間的下凹部分；沉積氧化物，填充下凹部分，形成淺溝槽隔離。

其中，在襯底上形成多個第二鰭形結構的步驟進一步包括：在整個襯底上覆蓋柵極材料和硬掩膜；在硬掩膜上形成沿第二方向延伸的多個光刻膠圖形；以光刻膠圖形為掩膜，刻蝕去除暴露的硬掩膜，暴露出下方的柵極材料；繼續刻蝕暴露的柵極材料，直至露出第一鰭形結構；去除光刻膠圖形，得到沿第二方向延伸的第二鰭形結構。

其中，形成柵極線條的步驟進一步包括：在整個襯底上形成光刻膠并且曝光顯影，暴露出的多個矩形窗口區域內包含了部分的第二鰭形結構、第二鰭形結構下方的部分第一鰭形結構；選擇性刻蝕，去除部分第二鰭形結構，在暴露的矩形窗口區域內留下第一鰭形結構；去除光刻膠，留下柵極線條，用作器件的柵極。

其中，形成襯底線條的步驟進一步包括：在整個襯底上形成光刻膠并曝光顯影，暴露出的多個矩形窗口區域內包含了部分的第一鰭形結構；選擇性刻蝕，去除部分第一鰭形結構；去除光刻膠，留下襯底線條，用作器件的源漏區、溝道區。

其中，襯底線條包括Si。

其中，柵極線條包括多晶硅、非晶硅、微晶硅。

其中，柵極線條包括金屬、金屬合金、金屬氮化物。