[發(fā)明專利]鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410275989.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104037088A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 王宏婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法。

背景技術(shù)

為了跟上摩爾定律的腳步，人們不得不不斷地縮小MOSFET晶體管的特征尺寸。這樣做可以帶來(lái)增加芯片密度，提高M(jìn)OSFET的開(kāi)關(guān)速度等好處。隨著器件的特征尺寸(CD，Critical?Dimension)進(jìn)一步下降，器件溝道長(zhǎng)度縮短，漏極與源極的距離也隨之縮短，這樣一來(lái)柵極對(duì)溝道的控制能力變差，柵極電壓夾斷(pinch?off)溝道的難度也越來(lái)越大，如此便使亞閥值漏電(Subthreshold?leakage)現(xiàn)象，即所謂的短溝道效應(yīng)(SCE:short-channel?effects)更容易發(fā)生。

由于這樣的原因，平面CMOS晶體管漸漸向三維(3D)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin?Field?Effect?Transistor，F(xiàn)inFET)器件結(jié)構(gòu)過(guò)渡。在FinFET中，柵至少可以從兩側(cè)對(duì)超薄體進(jìn)行控制，具有比平面MOSFET器件強(qiáng)得多的柵對(duì)溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)。而且相對(duì)其它器件具有更好的集成電路生產(chǎn)技術(shù)的兼容性。

鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin?FET)是一種常見(jiàn)的多柵器件，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，其為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管示意圖，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管是具有一從襯底10突出的有源區(qū)域，此結(jié)構(gòu)狹長(zhǎng)，故被稱為鰭式結(jié)構(gòu)(fin)12；相鄰兩個(gè)鰭式結(jié)構(gòu)12之間形成有淺溝道隔離(STI)11；鰭式結(jié)構(gòu)12和淺溝道隔離11的表面形成有柵極結(jié)構(gòu)13；源/漏區(qū)(未示出)位于鰭式結(jié)構(gòu)12上，柵極結(jié)構(gòu)13的兩側(cè)；溝道區(qū)14則位于柵極結(jié)構(gòu)13下方，源/漏區(qū)之間的有源區(qū)域中。對(duì)于Fin?FET，鰭式結(jié)構(gòu)12的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)13相接觸的部分都成為溝道區(qū)，即具有多個(gè)柵，有利于增大驅(qū)動(dòng)電流，改善器件性能。

鰭式結(jié)構(gòu)12是一種特殊的Fin?FET結(jié)構(gòu)，分為上下兩部分，上部分為垂直的側(cè)面，而下部分為傾斜的側(cè)面。現(xiàn)有技術(shù)中形成的方法是先刻蝕形成上部分的鰭，再形成下部分的鰭，然后填充氧化物形成淺溝道隔離。

由于鰭式結(jié)構(gòu)12上部分豎直的鰭不利于氧化物的填充，從而使得淺溝道隔離11內(nèi)有空隙15，這顯然將大大降低器件的穩(wěn)定性。

因此，需要一種新的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，以避免部分上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，在保持上下兩部分鰭寬度不同的特殊鰭式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，避免填充氧化物形成的空隙問(wèn)題，提高器件的穩(wěn)定。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，包括：

提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成用于定義柵極的柵極硬掩膜以及圍繞在所述柵極硬掩膜側(cè)面的側(cè)墻硬掩膜；

以所述柵極硬掩膜和側(cè)墻硬掩膜為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底形成多個(gè)具有傾斜側(cè)面的第一鰭式結(jié)構(gòu)，相鄰第一鰭式結(jié)構(gòu)之間為隔離溝道；

在所述隔離溝道內(nèi)填充隔離材料，形成淺溝道隔離，所述淺溝道隔離的側(cè)壁具有傾斜度，所述淺溝道隔離的上表面低于所述第一鰭式結(jié)構(gòu)的上表面；

移除所述側(cè)墻硬掩膜，以所述柵極掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一鰭式結(jié)構(gòu)至所述淺溝道隔離的表面，形成寬度小于第一鰭式結(jié)構(gòu)的第二鰭式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述柵極硬掩膜和側(cè)墻硬掩膜的材質(zhì)為SiN，SiON，α-C，SiO2，BN，TiN中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述柵極硬掩膜的厚度大于10nm，所述側(cè)墻硬掩膜的寬度大于5nm。

進(jìn)一步的，在所述隔離溝道內(nèi)填充隔離材料，形成淺溝道隔離的步驟包括：

在包含第一鰭式結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底表面沉積氧化層至填滿所述隔離溝道；

化學(xué)機(jī)械平坦化所述氧化層直至暴露出所述柵極硬掩膜的上表面；

回刻蝕一定深度的所述氧化層，形成上表面低于所述第一鰭式結(jié)構(gòu)的上表面的所述淺溝道隔離。

進(jìn)一步的，所述第一鰭式結(jié)構(gòu)與所述第二鰭式結(jié)構(gòu)的側(cè)面斜率相等或者不相等。

進(jìn)一步的，所述第二鰭式結(jié)構(gòu)的側(cè)面為垂直于所述淺溝道隔離的上表面的豎直側(cè)面。

進(jìn)一步的，移除所述側(cè)墻硬掩膜之前或者之后，形成第二鰭式結(jié)構(gòu)之前，對(duì)所述所述第一鰭式結(jié)構(gòu)進(jìn)行傾斜角度的離子注入。

進(jìn)一步的，所述注入離子為氮、氬或碳。