鳍式场效应管的形成方法技术

一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域，衬底表面形成有若干分立的鳍部，且相邻鳍部之间的距离相同；在相邻鳍部之间的衬底表面填充满第一介质层，第一介质层覆盖鳍部侧壁表面；去除第二区域的第一介质层，暴露出第二区域的鳍部侧壁表面；对第二区域的鳍部进行氧化处理，将第二区域的鳍部转化为氧化结构；在第二区域衬底上形成第二介质层，第二介质层还覆盖于氧化结构侧壁表面以及第一区域第一介质层侧壁表面；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层以及氧化结构。本发明专利技术形成具有不同图形密度的若干鳍部，且鳍部具有良好的特征尺寸和形貌，改善鳍式场效应管的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。然而，现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，改善稀疏区和密集区的鳍部特征尺寸以及形貌，从而优化鳍式场效应管的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域，所述衬底表面形成有若干分立的鳍部，且相邻鳍部之间的距离相同；在所述相邻r>鳍部之间的衬底表面填充满第一介质层，所述第一介质层覆盖鳍部侧壁表面；去除所述第二区域的第一介质层，暴露出所述第二区域的鳍部侧壁表面；对所述第二区域的鳍部进行氧化处理，使所述第二区域的鳍部转化为氧化结构；在所述第二区域衬底上形成第二介质层，所述第二介质层还覆盖于氧化结构侧壁表面以及第一区域第一介质层侧壁表面；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层以及氧化结构，暴露出所述第一区域的鳍部部分侧壁表面。可选的，所述氧化处理的工艺为炉内热氧化工艺或原位水汽生成氧化工艺。可选的，采用原位水汽生成氧化工艺进行所述氧化处理，所述氧化处理的工艺参数包括：反应温度为700摄氏度至1200摄氏度，反应气体包括氢气和氧气，氢气流量为1.5sccm至15sccm，氧气流量为1sccm至30sccm，反应时长为1分钟至2小时。可选的，所述鳍部的材料包括硅；所述氧化结构的材料包括氧化硅或氮氧化硅。可选的，采用干法刻蚀工艺进行所述回刻蚀。可选的，去除所述第二区域的第一介质层的工艺步骤包括：在所述第一区域的第一介质层表面以及第一区域的鳍部上方形成图形层；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除第二区域的第一介质层。可选的，在形成所述第一介质层之前，所述鳍部顶部表面形成有硬掩膜层；且所述第一介质层顶部与硬掩膜层顶部齐平。可选的，在形成所述第一介质层之前，所述鳍部顶部表面被暴露出来；所述第一介质层顶部与鳍部顶部齐平。可选的，所述硬掩膜层包括氧化硅层和位于氧化硅层顶部表面的氮化硅层。可选的，所述图形层的材料为光刻胶或硬掩膜材料；在进行所述氧化处理之前，去除所述图形层。可选的，所述图形层的材料为硬掩膜材料；在进行所述氧化处理的过程中，保留所述图形层。可选的，在形成所述氧化结构之后，去除所述图形层。可选的，所述硬掩膜材料为氮化硅、氮氧化硅或氮化硼。可选的，形成所述第一介质层的工艺步骤包括：在所述相邻鳍部之间的衬底表面填充满第一介质膜，所述第一介质膜顶部高于硬掩膜层顶部；平坦化所述第一介质膜直至暴露出硬掩膜层顶部表面，形成所述第一介质层。可选的，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述第一介质膜；在平坦化所述第一介质膜之前，还包括对所述第一介质膜退火固化处理。可选的，所述第二介质层顶部与硬掩膜层顶部齐平，形成所述第二介质层的工艺步骤包括：在所述第二区域衬底上形成第二介质膜，所述第二介质膜还覆盖于氧化结构侧壁表面以及第一区域第一介质层侧壁表面，所述第二介质膜顶部高于硬掩膜层顶部；平坦化所述第二介质膜直至暴露出硬掩膜层顶部表面，形成所述第二介质层。可选的，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述第二介质膜；在平坦化所述第二介质膜之前，还包括对第二介质膜进行退火固化处理。可选的，在回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层和氧化结构之前，还包括步骤：刻蚀去除高于氧化硅层顶部的第一介质层、第二介质层，且还刻蚀去除氮化硅层，使第一介质层顶部、第二介质层顶部与氧化结构顶部齐平。可选的，在回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层和氧化结构的工艺过程中，还刻蚀去除所述氧化硅层。可选的，在形成所述第一介质层之前，还包括步骤：在所述衬底表面以及鳍部表面形成线性氧化层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应管的形成方法的技术方案中，首先提供衬底，且衬底表面相邻鳍部之间的距离相同，因此位于衬底表面的鳍部的形成工艺中避免了负载效应，使得位于衬底表面的鳍部具有良好的特征尺寸和形貌；接着，在相邻鳍部之间的衬底表面形成第一介质层；去除第二区域的第一介质层，暴露出第二区域鳍部侧壁表面，为了对第二区域鳍部进行氧化处理提供基础；对第二区域鳍部进行氧化处理，使第二区域鳍部转化为氧化结构，因此第二区域鳍部不再存在，而是为形成隔离结构提供工艺基础；接着在第二区域衬底上形成第二介质层；回刻蚀去除部分厚度第一介质层、第二介质层以及氧化结构，剩余第一介质层、剩余第二介质层以及剩余氧化结构为鳍式场效应管的隔离结构。其中，剩余第二介质层以及剩余氧化结构隔离开的两个鳍部之间的距离明显大于同一第一区域内相邻鳍部之间的距离，从而使得衬底上的鳍部具有不同图形密集度，获得具有图形稀疏区和图形密集区的衬底，且鳍部未经历具有负载效应的刻蚀工艺，使得鳍部保持良好的特征尺寸和形貌，从而改善形成的鳍式场效应管的电学性能。进一步，所述氧化处理的工艺参数包括：反应温度为700摄氏度至1200摄氏度，反应气体包括氢气和氧气，氢气流量为1.5sccm至15sccm，氧气流量为1sccm至30sccm，反应时长为1分钟至2小时，使第二区域鳍部被氧化程度高，提高氧化结构的电绝缘性能，且避免第二区域衬底被氧化的厚度过厚。附图说明图1至图12为本专利技术一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图；图13至图19为本专利技术又一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。经研究发现，衬底各区域的图形密度并非完全相同，按照衬底表面图形密度区分，衬底能够包括图形密集区(DenseArea)和图形稀疏区(ISOArea)。位于密集区衬底表面的鳍部图形密度大于位于稀疏区衬底表面的鳍部图形密度。形成鳍部的工艺步骤包括：提供包括稀疏区和密集区的初始衬底；在所述初始衬底表面形成图形化的掩膜层，所述图形化的掩膜层内形成有开口，其中，位于稀疏区上方的掩膜层内的开口尺寸大于位于密集区上方的掩膜层内的开口尺寸；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀所述初始衬底，刻蚀后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域，所述衬底表面形成有若干分立的鳍部，且相邻鳍部之间的距离相同；在所述相邻鳍部之间的衬底表面填充满第一介质层，所述第一介质层覆盖鳍部侧壁表面；去除所述第二区域的第一介质层，暴露出所述第二区域的鳍部侧壁表面；对所述第二区域的鳍部进行氧化处理，使所述第二区域的鳍部转化为氧化结构；在所述第二区域衬底上形成第二介质层，所述第二介质层还覆盖于氧化结构侧壁表面以及第一区域第一介质层侧壁表面；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层以及氧化结构，暴露出所述第一区域的鳍部部分侧壁表面。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域，所述衬底表面形成有若干分立的鳍部，且相邻鳍部之间的距离相同；在所述相邻鳍部之间的衬底表面填充满第一介质层，所述第一介质层覆盖鳍部侧壁表面；去除所述第二区域的第一介质层，暴露出所述第二区域的鳍部侧壁表面；对所述第二区域的鳍部进行氧化处理，使所述第二区域的鳍部转化为氧化结构；在所述第二区域衬底上形成第二介质层，所述第二介质层还覆盖于氧化结构侧壁表面以及第一区域第一介质层侧壁表面；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层、第二介质层以及氧化结构，暴露出所述第一区域的鳍部部分侧壁表面。2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述氧化处理的工艺为炉内热氧化工艺或原位水汽生成氧化工艺。3.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用原位水汽生成氧化工艺进行所述氧化处理，所述氧化处理的工艺参数包括：反应温度为700摄氏度至1200摄氏度，反应气体包括氢气和氧气，氢气流量为1.5sccm至15sccm，氧气流量为1sccm至30sccm，反应时长为1分钟至2小时。4.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述鳍部的材料包括硅；所述氧化结构的材料包括氧化硅或氮氧化硅。5.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺进行所述回刻蚀。6.如权利要求1所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，去除所述第二区域的第一介质层的工艺步骤包括：在所述第一区域的第一介质层表面以及第一区域的鳍部上方形成图形层；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除第二区域的第一介质层。7.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在形成所述第一介质层之前，所述鳍部顶部表面形成有硬掩膜层；且所述第一介质层顶部与硬掩膜层顶部齐平。8.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在形成所述第一介质层之前，所述鳍部顶部表面被暴露出来；所述第一介质层顶部与鳍部顶部齐平。9.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜层包括氧化硅层和位于氧化硅层顶部表面的氮化硅层。10.如权利要求7所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31