[發明專利]偽柵的形成方法、選擇性沉積硅的方法和插塞的形成方法

有效

• 申請號: 201210514547.4
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103854987B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 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: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/285
• 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，尤其涉及偽柵的形成方法、選擇性沉積硅的方法和插塞的形成方法。

背景技術

MOS晶體管通過在柵極施加電壓，調節通過溝道區域的電流來產生開關信號。但當半導體技術進入45納米以下節點時，傳統的平面式MOS晶體管對溝道電流的控制能力變弱，造成嚴重的漏電流。鰭式場效應晶體管（Fin FET）是一種新興的多柵器件，它一般包括具有高深寬比的半導體鰭部，覆蓋部分所述鰭部的頂部和側壁的柵極結構，位于所述柵極結構兩側的鰭部內的源/漏區。

在后柵（Gate-last）工藝中，先形成偽柵，后續形成位于所述偽柵兩側的源/漏區后，再去除所述偽柵，形成柵極結構。在鰭式場效應晶體管的形成工藝中，在鰭部和鰭部之間的隔離結構上分別需要形成偽柵，位于所述隔離結構上的偽柵用于后續的器件互聯，但由于所述鰭部高于所述隔離結構的表面，使用現有工藝在鰭部和隔離結構上形成的偽柵的頂表面高度不同，增加了后續光刻工藝的難度。

圖1示出了現有技術的一種鰭式場效應晶體管的偽柵的結構示意圖，包括：半導體襯底100，位于所述半導體襯底100上的凸起的鰭部101；位于所述鰭部101之間，且覆蓋所述半導體襯底100表面和所述鰭部101部分側壁的隔離結構102，所述隔離結構102的頂表面低于所述鰭部101的頂表面；位于所述鰭部101和所述隔離結構102上的偽柵103。由于所述隔離結構102的頂表面低于所述鰭部101的頂表面，位于所述隔離結構102上的偽柵103的頂表面高度低于所述鰭部101上的偽柵103的頂表面高度，導致在后續的光刻工藝中形成的光刻膠層表面凹凸不平，影響光刻精度。為了解決上述問題，現有工藝中通常會采用化學機械拋光的工藝拋光所述偽柵103的高度，使位于所述鰭部101和隔離結構102上的偽柵103的頂表面高度相同，但由于增加了額外的化學機械拋光工藝，增加了器件制備的成本。

現有技術中選擇性沉積硅的方法通常為采用硅烷（SiH₄）、二氯硅烷（SiH₂Cl₂）和氯化氫（HCl）前驅氣體的化學氣相沉積工藝，但是化學氣相沉積設備的價格昂貴，例如針對300毫米晶圓的化學氣相沉積設備造價為兩百萬到三百萬美元，而針對450毫米晶圓的化學氣相沉積設備造價高達四百萬到五百萬美元，增加了半導體制備工藝的成本。另外，采用化學氣相沉積選擇性沉積硅的工藝中，沉積溫度高達650攝氏度~1150攝氏度，導致半導體器件性能降低。

其他有關鰭式場效應晶體管中偽柵的形成方法，還可以參考US2011/0147812A1的美國專利申請，其公開了一種使用拋光工藝在鰭式場效應晶體管中形成平整的偽柵的方法。

發明內容

本發明解決的問題是現有技術的鰭式場效應晶體管的位于鰭部和隔離結構上的偽柵的頂表面高度不同，現有技術選擇性沉積硅的工藝成本高。

為解決上述問題，本發明提供了一種偽柵的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有凸出的鰭部，所述鰭部之間具有隔離結構，所述隔離結構的頂表面低于所述鰭部的頂表面；在所述鰭部和所述隔離結構表面旋涂聚硅烷層，所述聚硅烷層覆蓋所述鰭部和所述隔離結構；對所述聚硅烷層退火，使所述聚硅烷層轉化為非晶硅層；刻蝕所述非晶硅層，形成位于所述鰭部和所述隔離結構上的偽柵。

可選的，所述聚硅烷的材料為聚乙硅烷和環戊硅烷中的一種或兩種。

可選的，所述在鰭部和隔離結構表面旋涂聚硅烷層在惰性氣體氣氛下進行，所述惰性氣體的壓強小于500托。

可選的，所述對聚硅烷層退火的溫度為250攝氏度~650攝氏度。

可選的，所述對聚硅烷層退火在惰性氣體氣氛下進行，所述惰性氣體的壓強小于500托。

可選的，還包括：在所述鰭部和所述隔離結構表面旋涂聚硅烷層前，在所述半導體襯底表面采用化學氣相沉積工藝形成多晶硅層或者非晶硅層。

可選的，所述隔離結構為淺溝槽隔離結構。

本發明還提供了一種選擇性沉積硅的方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有圖形結構，所述圖形結構具有親水性的表面，所述圖形結構具有暴露所述半導體襯底表面的開口，所述開口暴露出的半導體襯底表面具有疏水性；在所述半導體襯底表面旋涂聚硅烷溶液，所述聚硅烷溶液具有疏水性，所述聚硅烷溶液填充所述開口；烘干所述聚硅烷溶液，使所述聚硅烷溶液轉化為非晶硅。

可選的，所述聚硅烷溶液的溶劑為碳氫化合物。