[發明專利]一種鰭狀結構、半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201911221864.5
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN111029258A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 李永亮;程曉紅;楊紅;王曉磊;馬雪麗;王文武
• 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;H01L29/78
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本發明提供一種鰭狀結構制備方法，包括步驟，提供襯底，在襯底上形成若干鰭狀結構；淀積第一保護層；淀積氧化介質層，并進行平坦化處理；回刻氧化介質層，使鰭狀結構和第一保護層露頭；或回刻氧化介質層和第一保護層，使鰭狀結構露頭；淀積第二保護層；對已形成的結構進行退火處理；去除第二保護層或第二保護層和露出的第一保護層，最終使鰭狀結構再次露頭。本發明還提供一種鰭狀結構，以及一種半導體器件及其制備方法。本發明形成的鰭狀結構或鰭狀結構和第一保護層露頭之后，且退火處理之前，淀積第二保護層，退火處理時，第二保護層能夠避免熱不穩定性的發生，而且能夠避免微溝槽缺陷的發生。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種鰭狀結構、半導體器件及其制備方法。

背景技術

高電子遷移率溝道鰭式場效晶體管（FinFET，FinField-EffectTransistor）或堆疊納米環珊器件集成時，一般采用STI last工藝。

采用STI last工藝具體是，利用外延工藝在半導體襯底上形成具有一定厚度的高遷移率材料層，或，應變緩沖層和高遷移率材料層的疊層，或，犧牲層和高遷移率材料層的疊層，或，應變緩沖層及犧牲層和高遷移率材料層的疊層，然后利用光刻和刻蝕工藝，自高遷移率材料層的頂層向下形成若干鰭狀結構，在已形成的結構上淀積氧化介質層，氧化介質層一般為SiO₂，采用化學機械拋光工藝（CMP，Chemical Mechanical Polishing）進行平坦化處理，然后進行退火處理，并通過濕法腐蝕或干法刻蝕工藝使鰭狀結構露頭。采用STIlast工藝形成的鰭狀結構具有工藝簡單以及形成的鰭狀結構缺陷少的優點。為了避免在退火處理過程中鰭狀結構被氧化或高遷移率材料的熱不穩定等問題，一般采用低溫退火工藝，但是低溫退火工藝還是會降低鰭狀結構的質量，如退火后鰭狀結構的上部變窄，后續清洗、腐蝕工藝將會進一步地損壞鰭狀結構，以及因高遷移率材料的熱不穩定性而形成的微溝槽缺陷等。

圖1是退火溫度850攝氏度、退火時間30分鐘形成的微溝槽缺陷及鰭狀結構上部變窄的示意圖（圓圈內所示為微溝槽缺陷，方框內所示為鰭狀結構的上部）。

因此，亟待提出一種能夠避免STI last工藝中降低鰭狀結構質量以及避免因高遷移率材料熱不穩定性而出現的微溝槽缺陷的鰭狀結構及半導體器件及其制備方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種鰭狀結構、半導體器件及其制備方法，以避免降低鰭狀結構質量以及避免因高遷移率材料熱不穩定性而出現的微溝槽缺陷。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種鰭狀結構制備方法，包括以下步驟：

提供襯底，在襯底上形成若干鰭狀結構；

淀積第一保護層；

淀積氧化介質層，并進行平坦化處理；

回刻氧化介質層和第一保護層，使鰭狀結構露頭；或回刻氧化介質層，使鰭狀結構和第一保護層露頭；

淀積第二保護層；

對已形成的結構進行退火處理；

去除第二保護層，或，去除第二保護層和露頭的第一保護層，最終使鰭狀結構再次露頭。

優選地，鰭狀結構自上而下包括高遷移率材料部和襯底部，或，高遷移率材料部和應變緩沖部，或，高遷移率材料部和犧牲部的疊層及襯底部，或，疊層和應變緩沖部。

優選地，采用原子層淀積或等離子體增強化學氣相沉積方法淀積第一保護層和第二保護層。

優選地，第一保護層和第二保護層均為氮化硅。

優選地，第一保護層的層厚為5-15納米；第二保護層的層厚為5-30納米。