[發明專利]半導體器件的形成方法

在審

• 申請號: 201610753433.3
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN107785421A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 周飛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 徐文欣,吳敏

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種半導體器件的形成方法。

背景技術

MOS(金屬-氧化物-半導體)晶體管，是現代集成電路中最重要的元件之一。MOS晶體管的基本結構包括：半導體襯底；位于半導體襯底表面的柵極結構，所述柵極結構包括：位于半導體襯底表面的柵介質層以及位于柵介質層表面的柵電極層；位于柵極結構兩側半導體襯底中的源漏摻雜區。

隨著半導體技術的發展，傳統的平面式的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，它一般包括凸出于半導體襯底表面的鰭部，覆蓋部分所述鰭部的頂部表面和側壁的柵極結構，位于柵極結構兩側的鰭部中的源漏摻雜區。

然而，現有技術中鰭式場效應晶體管形成的半導體器件的性能有待提高。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體器件的形成方法，避免隔離層和鰭部之間出現孔隙缺陷。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體器件的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上具有初始鰭部；在半導體襯底上形成隔離結構膜，所述隔離結構膜覆蓋初始鰭部的側壁；在所述初始鰭部和隔離結構膜上形成掩膜層，所述掩膜層中具有第一開口；以所述掩膜層為掩膜，沿第一開口刻蝕初始鰭部和隔離結構膜，在初始鰭部和隔離結構膜中形成凹槽，所述凹槽將初始鰭部分割，形成位于凹槽兩側的鰭部；形成所述凹槽后，沿垂直于掩膜層側壁的方向刻蝕掩膜層以擴大第一開口，形成第二開口；在所述凹槽和第二開口中形成隔離層膜后，去除掩膜層；去除掩膜層后，回刻蝕所述隔離層膜和隔離結構膜，使隔離層膜形成隔離層，使隔離結構膜形成隔離結構，隔離層的頂部表面高于或齊平于鰭部的頂部表面，隔離結構的頂部表面低于鰭部的頂部表面。

可選的，所述掩膜層的材料為氮化硅、氮氧化硅或者氮碳化硅。

可選的，所述隔離層和所述隔離結構的材料為氧化硅。

可選的，沿所述第一開口刻蝕初始鰭部和隔離結構膜以形成凹槽的工藝為各向異性干刻工藝。

可選的，沿垂直于掩膜層側壁的方向刻蝕掩膜層的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性干法刻蝕工藝。

可選的，所述第一開口沿垂直于第一開口側壁方向上的尺寸為第一尺寸；所述第二開口沿垂直于第二開口側壁方向上的尺寸為第二尺寸；所述第二尺寸為第一尺寸的105％～120％。

可選的，形成所述隔離層膜的方法包括：在所述凹槽和第二開口中、以及掩膜層上形成初始隔離層膜；去除所述掩膜層上的初始隔離層膜，形成隔離層膜。

可選的，刻蝕去除所述掩膜層；在刻蝕去除所述掩膜層的過程中，所述掩膜層相對于所述隔離層膜的刻蝕選擇比值為20～50。

可選的，所述隔離結構膜的密度小于所述隔離層膜的密度；在回刻蝕所述隔離層膜和隔離結構膜的過程中，對所述隔離結構膜的刻蝕速率大于對所述隔離層膜的刻蝕速率。

可選的，形成所述隔離結構膜的方法包括：在所述半導體襯底上形成覆蓋初始鰭部的初始隔離結構膜；去除高于初始鰭部頂部表面的初始隔離結構膜，形成隔離結構膜。

可選的，形成所述初始隔離結構膜的工藝為高密度等離子體沉積工藝或者流體化學氣相沉積工藝。

可選的，形成所述隔離層和所述隔離結構后，還包括：形成橫跨所述鰭部的柵極結構；在所述隔離層上形成附加柵極結構，所述附加柵極結構和柵極結構的頂部表面具有保護層；形成第一側墻和第二側墻，所述第一側墻位于柵極結構側壁，所述第二側墻位于附加柵極結構側壁，第二側墻還覆蓋部分鰭部。

可選的，同時形成所述柵極結構和附加柵極結構。

可選的，還包括：在所述柵極結構和第一側墻兩側的鰭部中形成源漏摻雜區。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明提供的半導體器件的形成方法，以所述掩膜層為掩膜，沿第一開口刻蝕初始鰭部和隔離結構膜，在初始鰭部和隔離結構膜中形成凹槽，所述凹槽將初始鰭部分割，形成位于凹槽兩側的鰭部。由于所述凹槽為沿第一開口刻蝕初始鰭部和隔離結構膜而形成，因此能夠避免所述第一開口和所述凹槽發生對準偏差。形成第二開口后，所述第二開口能夠完全暴露出所述凹槽。在所述凹槽和第二開口中形成隔離層膜后，使得高于鰭部頂部表面的隔離層膜能夠完全覆蓋低于鰭部頂部表面的隔離層膜。去除掩膜層后，不易暴露出低于鰭部頂部表面的隔離層膜。回刻蝕隔離層膜和隔離結構膜后，能夠降低在隔離層和鰭部之間出現孔隙缺陷的幾率。

附圖說明