[發(fā)明專利]鰭式場效應(yīng)晶體管的截斷工藝方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011069653.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114334820A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱巖棧;陳穎儒;劉立堯;胡展源
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種鰭式場效應(yīng)晶體管的截斷工藝方法，包括步驟：步驟一、提供形成有多個鰭體和第一間隔區(qū)的半導(dǎo)體襯底，形成第一材料層將第一間隔區(qū)完全填充并延伸到鰭體的表面上方并形成平坦化的表面；步驟二、形成包括多個第一條形結(jié)構(gòu)以及第二間隔區(qū)的第一圖形結(jié)構(gòu)；步驟三、在第一條形結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成第二側(cè)墻將第一條形結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭體頂部覆蓋；步驟四、去除第一條形結(jié)構(gòu)形成以第二側(cè)墻形成的第二圖形結(jié)構(gòu)；步驟五、以第二側(cè)墻為掩膜對第一材料層和鰭體進行刻蝕以實現(xiàn)鰭體的截斷；步驟六、將第二側(cè)墻和剩余的第一材料層都去除。本發(fā)明能降低對光刻機的光刻能力的要求，能在工藝節(jié)點縮小時仍然采用工藝節(jié)點較大時采用的光刻機進行曝光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET transistor)的截斷工藝方法。

背景技術(shù)

鰭式場效應(yīng)晶體管中采用了鰭體，通過將晶體管的柵極結(jié)構(gòu)覆蓋在鰭體的表面上如側(cè)面和頂部表面上，能增加溝道寬度從而能提高器件性能。但是在同一半導(dǎo)體襯底上，并不是在所有的鰭體都需要形成柵極結(jié)構(gòu)，故需要將不需要形成柵極結(jié)構(gòu)的鰭體截斷。現(xiàn)有鰭式場效應(yīng)晶體管的截斷工藝方法都是采用光刻工藝將需要截斷的鰭體打開，之后根據(jù)光刻定義將打開區(qū)域的鰭體進行刻蝕去除，現(xiàn)有方法對光刻精度的要求比較高，隨著工藝節(jié)點的不斷縮小，需要采用光刻精度更高的光刻機來實現(xiàn)。但是光刻機的光刻精度越高，成本會越高，而且最先進的光刻機通常比較稀缺，并不是每一個晶圓制造工廠都能配備。故在工藝節(jié)點的不斷縮小的情形下，如果能采用精度低一點的光刻機實現(xiàn)鰭體的截斷，將會非常重要。

如圖1A至圖1C所示，是現(xiàn)有鰭式場效應(yīng)晶體管的截斷工藝方法各步驟中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有鰭式場效應(yīng)晶體管的截斷工藝方法包括如下步驟：

步驟一、如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底101，在所述半導(dǎo)體襯底101上形成有多個鰭體102，各所述鰭體102之間具有第一間隔區(qū)103。

通常，所述半導(dǎo)體襯底101為硅襯底。

所述鰭體102表面還形成有第一硬掩膜層104。較佳為，所述第一硬掩膜層104包括疊加的第三氧化層104a、第四氮化層104b和第五氧化層104c。

所述鰭體102是通過對所述半導(dǎo)體襯底101進行刻蝕形成。例如，能通過光刻工藝定義出所述鰭體102的形成區(qū)域，之后對所述鰭體102之間的所述第一硬掩膜層104和所述半導(dǎo)體襯底101進行刻蝕形成所述鰭體102。隨著工藝節(jié)點的降低，所述鰭體102的寬度d1會越來越小，寬度d1為所述鰭體102的關(guān)鍵尺寸(TCD)，在16nm工藝節(jié)點時，寬度d1為16nm。

步驟二、如圖1B所示，形成材料層105將所述第一間隔區(qū)103完全填充并延伸到所述鰭體102的表面上方。所述材料層105能采用旋涂的碳(Spin On Carbon,SOC)。

之后，形成光刻膠并進行曝光和顯影形成光刻膠圖形，光刻膠圖形包括了光刻膠條形106和光刻膠條形106之間的間距區(qū)域。由圖1B所示可知，光刻膠條形106的寬度d2會覆蓋一個需要保留的所述鰭體102并會向所述鰭體102的兩側(cè)延伸；光刻膠條形106之間的間距區(qū)域則會打開一個需要截斷的所述鰭體102。光刻膠條形106的寬度d2和光刻膠條形106之間的間距區(qū)域的寬度和為寬度d3。可以看出，寬度d3對應(yīng)于兩個所述鰭體102和兩個所述第一間隔區(qū)103的寬度和。

步驟三、如圖1C所示，根據(jù)光刻定義將打開區(qū)域的材料層105和所述鰭體102進行刻蝕實現(xiàn)所述鰭體102的截斷。之后，去除所述光刻膠和剩余的所述材料層105。截斷后的所述鰭體單獨用標(biāo)記102a表示，通常，截斷后的所述鰭體102a還剩余一定的高度d4。對于16nm工藝節(jié)點，高度d4為20nm左右。

現(xiàn)有方法對光刻機的要求比較高，在16nm工藝節(jié)點時，寬度d2為53nm左右，寬度d3為96nm左右，這時采用浸潤式光刻機能夠?qū)崿F(xiàn)。