[發明專利]硅鰭片結構的修整方法

在審

• 申請號: 201911301030.5
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111326411A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 許富翔;宋建宏
• 申請（專利權）人: 許富翔;宋建宏
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍;史瞳

一種硅鰭片結構的修整方法，包含以下步驟：(a)在基材上形成硅鰭片結構；及(b)使所述硅鰭片結構與極性溶液接觸，以使所述硅鰭片結構的(100)晶面的蝕刻速率與(111)晶面的蝕刻速率的比值范圍不大于2.5、(110)晶面的蝕刻速率與(111)晶面的蝕刻速率的比值范圍不大于2.5，以及(100)晶面的蝕刻速率與(110)晶面的蝕刻速率的比值范圍介于0.9至1.1，所述極性溶液包括四級銨氫氧化物、水及極性有機溶劑，所述極性有機溶劑是選自于二甲基亞砜、環丁砜、四氫呋喃、N?甲基咯烷酮或上述的任意組合。通過使用對所述硅鰭片結構的(100)、(110)及(111)晶面具有特定的蝕刻選擇比的所述極性溶液，使修整后的所述硅鰭片結構具有所希望的形狀。

技術領域

本發明涉及一種鰭式場效晶體管的硅鰭片結構的修整方法，特別是涉及一種利用濕蝕刻工藝修整鰭式場效晶體管的硅鰭片結構的修整方法。

背景技術

為了持續達到金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)的微縮，鰭式場效晶體管(FinFET)因應而生。

具有薄型鰭片結構的三閘極晶體管(Tri-gate)具有與現有工藝流程更兼容的優點，因此，三閘極晶體管可用作短信道高性能組件或低壓電路。三閘極晶體管的臨界電壓(threshold voltage，Vth)及漏電流(Off-current，Ioff)受到三閘極的拐角(corner)的頂面及側面的閘極電場(Gate electric fields)重迭的影響，因此需要通過修整鰭片及其拐角來抑制此種拐角效應(corner effect)。

例如，現有的其中一種硅鰭片修整方法是使用多循環氧化加上稀釋的氫氟酸來修整硅鰭片11，然而，硅基材12的淺溝槽隔離結構13或其他結構上的二氧化硅可能也會連帶被蝕刻(參閱圖1)，并且會導致其他可靠性問題。

現有的另一種硅鰭片修整方法是利用堿性物質，例如NH₄OH、TMAH等濕蝕刻硅鰭片21，形成修整后的硅鰭片21a。但是，上述堿性物質對硅鰭片21的(100)、(110)及(111)晶面有很高的各向異性(anisotropic)，而導致修整后的硅鰭片21a有頂點問題(tip-topissue)(參閱圖2)。

例如中國專利申請公布號CN106206314A揭露的硅鰭片修整方法，是在硅鰭片31上形成外延結構32，以補償硅鰭片31的(100)及(111)晶面上的較快蝕刻速率來解決上述的頂點問題，并形成具有特定形狀的修整后的硅鰭片31a(參閱圖3)。然而，所述方法的控制非常復雜，而導致制造過程中的再現性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以改善現有技術的至少一個缺點的硅鰭片結構的修整方法。

本發明硅鰭片結構的修整方法，包含以下步驟：

(a)在基材上形成硅鰭片結構；及

(b)使所述硅鰭片結構與極性溶液接觸，以使所述硅鰭片結構的(100)晶面的蝕刻速率與(111)晶面的蝕刻速率的比值范圍不大于2.5、(110)晶面的蝕刻速率與(111)晶面的蝕刻速率的比值范圍不大于2.5，以及(100)晶面的蝕刻速率與(110)晶面的蝕刻速率的比值范圍介于0.9至1.1，所述極性溶液包括四級銨氫氧化物、水及極性有機溶劑，所述極性有機溶劑是選自于二甲基亞砜、環丁砜、四氫呋喃、N-甲基咯烷酮或上述的任意組合。

本發明硅鰭片結構的修整方法，所述四級銨氫氧化物是選自于四甲基銨氫氧化物、四乙基銨氫氧化物、四丁基銨氫氧化物、芐基三甲基銨氫氧化物或上述的任意組合。

本發明硅鰭片結構的修整方法，所述極性溶液還包括陽離子界面活性劑。

本發明硅鰭片結構的修整方法，所述陽離子界面活性劑是選自于四級氯化物、聚乙二醇的銨鹽或上述的任意組合。