[發明專利]一種FinFET結構的制備方法

在審

• 申請號: 201410359358.3
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104157573A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 高晶;孫鵬;王晶;冉春明
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/306
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種FinFET結構的制備方法。

背景技術

隨著半導體工藝不斷發展，CMOS電路尺寸不斷縮小，傳統的平面型MOSFET工藝已經很難再滿足器件和電路的性能和功耗要求。因而提出了鰭式場效應晶體管(FinFET)這種全新的半導體結構，以提高互補金屬氧化物場效應晶體管(CMOS)的器件性能。

先進鰭式場效應晶體管是Logic?20nm制程的主要工藝。由于其Fin的CD特別小(約為12nm)，需要雙重曝光(double?patterning)的技術，以至在傳統平面工藝中很容易形成的淺溝道絕緣層(STI)的化學機械研磨的停止層在鰭式場效應晶體管中不能輕易形成，以及Fin中硬質掩膜(Hard?Mask，簡稱HM)不易去除，從而導致形成淺溝道絕緣層的化學機械研磨制程的厚度和缺陷很難控制。

中國專利(公開號：CN103871899A)公開了一種FINFET結構的制備方法，包括：研磨掉氮化硅2上的氧化硅1；通過低選擇比研磨液繼續研磨一定量的氧化硅1和氮化硅2，以減薄氮化硅2的厚度；濕法刻蝕去除氮化硅；濕法刻蝕去除部分氧化硅1，形成FinFET結構。該發明的技術方案簡便易行，利用兩次CMP制程，減薄氮化硅的厚度，增加氮化硅的寬度，即增加氮化硅與藥劑的接觸面積，有利于濕法對氮化硅的去除，最終達到氮化硅的完全去除，避免了氮化硅去除不完全的后果。

中國專利(公開號：CN101140887A)公開了一種制作FINFET晶體管的方法，是選用晶向為(110)SOI(SEMICONDUCTOR?ON?INSULATOR)晶片為襯底材料，用各向異性的腐蝕方法腐蝕該SOI材料的半導體層形成一側面光滑且垂直于表面的半導體條，并對該半導體條的中間部分進行重摻雜。然后以該半導體條為襯底，從兩側選擇外延生長一半導體膜，再利用重、輕摻雜材料之間足夠大的腐蝕選擇比，腐蝕掉半導體條的重摻雜區域，留下半導體條的兩端和外延層，便形成所需的超薄FIN體。在該FIN體上生長柵介質和柵電極,再進行常規CMOS后道工序，即得到FINFET晶體管。

上述兩件專利分別公開了FinFET結構的制備方法，但是其采取的技術方案與本發明所制備FinFET結構所采用的技術方案并不相同，且并未解決現有技術中在FinFET結構中Fin中硬質掩膜不易去除以及由于FinFET結構中不易形成淺溝道絕緣層(STI)的化學機械研磨的停止層，從而導致形成淺溝道絕緣層的化學機械研磨制程的厚度和缺陷很難控制的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明公開一種FinFET結構的制備方法，以克服現有技術中在FinFET結構中Fin中硬質掩膜不易去除以及由于FinFET結構中不易形成淺溝道絕緣層(STI)的化學機械研磨的停止層，從而導致形成淺溝道絕緣層的化學機械研磨制程的厚度和缺陷很難控制的問題。

為了實現上述目的，本申請記載了一種FinFET結構的制備方法，其中，包括如下步驟：

提供一半導體襯底；

于所述半導體襯底上按照從下至上的順序依次制備第一氧化物層、阻擋層和犧牲層；

刻蝕部分所述犧牲層，以于所述阻擋層之上形成犧牲柵極；

繼續于所述犧牲柵極的側壁上制備具有預定厚度的側墻；

以所述側墻為掩膜依次刻蝕所述阻擋層、所述第一氧化物層并停止在所述半導體襯底中，以形成鰭狀結構；

移除所述側墻后，繼續沉積絕緣層，并對所述絕緣層進行平坦化工藝停止在剩余的所述阻擋層的上表面；

其中，根據所述鰭狀結構的厚度設定所述預定厚度的值。

上述的FinFET結構的制備方法，其中，所述方法還包括：

于所述半導體襯底的上表面按照從下至上的順序依次形成所述第一氧化物層、所述阻擋層、所述犧牲層、一無定型碳層以及一抗反射涂層；

于所述抗反射涂層之上形成具有柵極圖形的光阻，并以所述光阻為掩膜依次部分刻蝕所述抗反射涂層、無定型碳層以及所述犧牲層；

按照從上至下的順序依次去除所述光阻、剩余的抗反射涂層和剩余的無定型碳層后，所述阻擋層之上形成犧牲柵極。

上述的FinFET結構的制備方法，其中，所述阻擋層的材質為氮化硅。

上述的FinFET結構的制備方法，其中，所述犧牲層的材質為無定型硅。

上述的FinFET結構的制備方法，其中，所述側墻和所述絕緣層的材質均為氧化物。

上述的FinFET結構的制備方法，其中，于所述犧牲柵的側壁上制備具有預定厚度的側墻的步驟具體為：