半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，包括衬底和多个分立于衬底上的鳍部，鳍部顶部形成有掩膜层，鳍部露出的衬底上形成有露出掩膜层顶部的介质材料层，基底包括图形稀疏区和图形密集区，图形密集区上的鳍部分布密度高于图形稀疏区中的鳍部分布密度；去除部分厚度的介质材料层，形成初始介质层，覆盖掩膜层的部分侧壁；去除掩膜层，鳍部与初始介质层围成凹槽；形成填充凹槽的填充层；采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀填充层和初始介质层，形成介质层，介质层露出部分高度的鳍部。本发明专利技术实施例消除了凹槽侧壁对图形密集区和图形稀疏区刻蚀速率的影响，降低了半导体结构发生差异问题的概率，优化了半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，为了适应更小的特征尺寸，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)的沟道长度也相应不断缩短。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，因此栅极结构对沟道的控制能力随之变差，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，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅极结构至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极结构对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，与现有集成电路制造具有更好的兼容性。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高位于图形密集区和图形稀疏区的介质层顶面的高度一致性。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括提供基底，所述基底包括衬底和多个分立于所述衬底上的鳍部，所述鳍部顶部形成有掩膜层，所述鳍部露出的衬底上形成有介质材料层，所述介质材料层露出所述掩膜层的顶部，所述基底包括图形稀疏区和图形密集区，图形密集区上的所述鳍部分布密度高于图形稀疏区中的所述鳍部分布密度；去除部分厚度的所述介质材料层，形成初始介质层，所述初始介质层覆盖所述掩膜层的部分侧壁；去除所述掩膜层，所述鳍部与所述初始介质层围成凹槽；形成填充所述凹槽的填充层；采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述填充层和初始介质层，形成介质层，所述介质层露出部分高度的所述鳍部。可选的，形成填充所述凹槽的填充层的步骤中，所述填充层还形成在所述初始介质层上，且所述鳍部上的填充层表面和所述初始介质层上的填充层表面相齐平。可选的，所述初始介质层上的填充层的厚度为5nm至10nm。可选的，采用原子层沉积工艺或流动式化学气相沉积工艺形成所述填充层。可选的，所述填充层与所述初始介质层的刻蚀选择比为0.9至1.2。可选的，所述填充层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选的，形成所述填充层的步骤包括：形成填充所述凹槽且覆盖所述初始介质层的填充材料层；对所述填充材料层进行平坦化处理去除高于所述初始介质层顶面的填充材料层，形成位于所述凹槽中的填充层。可选的，所述平坦化处理为化学机械平坦化工艺。可选的，提供基底的步骤中，所述鳍部顶部和所述掩膜层之间还形成有衬垫氧化层；形成所述初始介质层的步骤中，所述初始介质层的顶面高出所述衬垫氧化层的顶面5nm至10nm。可选的，所述衬垫氧化层的材料为氧化硅。可选的，所述各向同性干法刻蚀工艺包括：certas刻蚀工艺或者SiCoNi蚀刻工艺。可选的，所述各向同性干法刻蚀工艺为certas刻蚀工艺，所述certas刻蚀工艺的刻蚀气体为HF。可选的，在形成介质层后，还包括：采用去离子水进行清洗处理。可选的，所述初始介质层的材料为氧化硅。相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底包括衬底和多个分立于所述衬底上的鳍部，所述基底包括图形密集区和图形稀疏区，且所述图形密集区上的所述鳍部多于所述图形稀疏区上的所述鳍部；初始介质层，位于所述鳍部露出的所述衬底上，且所述初始介质层的顶面高于所述鳍部顶面，所述初始介质层与所述鳍部围成凹槽；填充层，位于所述凹槽中。可选的，所述填充层还位于所述初始介质层上，且所述鳍部上的填充层表面和所述初始介质层上的填充层表面相齐平。可选的，所述填充层与所述初始介质层的刻蚀选择比为0.9至1.2。可选的，所述填充层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。可选的，所述初始介质层上的所述填充层的厚度为5nm至10nm。可选的，所述半导体结构还包括衬垫氧化层，位于所述鳍部顶部；所述凹槽由所述衬垫氧化层和所述初始介质层围成；所述初始介质层顶面高于所述衬垫氧化层顶面5nm至10nm。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例提供基底，所述基底包括图形稀疏区和图形密集区，因此图形密集区上的鳍部分布密度高于图形稀疏区中的鳍部分布密度；在去除所述掩膜层后，所述鳍部与初始介质层围成凹槽，因此图形密集区凹槽的数量多于图形稀疏区形成的凹槽数量；本专利技术实施例通过在所述凹槽内形成填充层，使所述填充层覆盖所述凹槽侧壁露出的初始介质层，因此，与在形成凹槽后，不形成填充层直接采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀的方法相比，各向同性干法刻蚀工艺中的刻蚀气体均只与图形密集区和图形稀疏区中初始介质层的上表面接触，消除凹槽侧壁对图形密集区和图形稀疏区刻蚀速率的影响，减了图形稀疏区和图形密集区中形成的介质层的顶面的高度差，降低了半导体结构发生差异(variability)问题的概率，优化了半导体结构的性能。附图说明图1至图4是一种半导体结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；图5至图9是本专利技术半导体结构的形成方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图；图10至图11是本专利技术半导体结构的形成方法第二实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，目前所形成的器件仍有性能不佳的问题。现结合一种半导体结构的形成方法分析器件性能不佳的原因。参考图1至图4，示出了一种半导体结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图。参考图1，提供基底，所述基底包括衬底1、位于所述衬底1上的多个分立的鳍部2以及位于所述鳍部2上的掩膜层3；在所述掩膜层3露出的所述衬底1上形成第一介质层4，所述第一介质层4覆盖所述鳍部2的侧壁以及所述掩膜层3的侧壁；所述基底包括图形稀疏区II和图形密集区I，图形密集区I上的鳍部2分布密度高于图形稀疏区II中的鳍部2分布密度。参考图2，去除部分厚度的所述第一介质层4，形成第二介质层5，所述第二介质层5覆盖掩膜层3的部分侧壁。参考图3，采用湿法工艺去除所述掩膜层3，所述鳍部2与第二介质层5围成凹槽6。参考图4，采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述第二介质层5(如图3所示)，形成第三介质层7。因为图形密集区I上的鳍部2分布密度高于图形稀疏区II中的鳍部2分布密度，因此图形密集区I中凹槽6的数量多于图形稀疏区II中形成的凹槽6的数量，所述图形密集区I中凹槽6侧壁露出的第二介质层5面积较大，在采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述第二介质层5的过程中，刻蚀气体能够和凹槽6侧壁露出的第二介质层5反应，因此在相同面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：/n提供基底，所述基底包括衬底和多个分立于所述衬底上的鳍部，所述鳍部顶部形成有掩膜层，所述鳍部露出的衬底上形成有介质材料层，所述介质材料层露出所述掩膜层的顶部，所述基底包括图形稀疏区和图形密集区，图形密集区上的所述鳍部分布密度高于图形稀疏区中的所述鳍部分布密度；/n去除部分厚度的所述介质材料层，形成初始介质层，所述初始介质层覆盖所述掩膜层的部分侧壁；/n去除所述掩膜层，所述鳍部与所述初始介质层围成凹槽；/n形成填充所述凹槽的填充层；/n采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述填充层和初始介质层，形成介质层，所述介质层露出部分高度的所述鳍部。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底包括衬底和多个分立于所述衬底上的鳍部，所述鳍部顶部形成有掩膜层，所述鳍部露出的衬底上形成有介质材料层，所述介质材料层露出所述掩膜层的顶部，所述基底包括图形稀疏区和图形密集区，图形密集区上的所述鳍部分布密度高于图形稀疏区中的所述鳍部分布密度；
去除部分厚度的所述介质材料层，形成初始介质层，所述初始介质层覆盖所述掩膜层的部分侧壁；
去除所述掩膜层，所述鳍部与所述初始介质层围成凹槽；
形成填充所述凹槽的填充层；
采用各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述填充层和初始介质层，形成介质层，所述介质层露出部分高度的所述鳍部。


2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成填充所述凹槽的填充层的步骤中，所述填充层还形成在所述初始介质层上，且所述鳍部上的填充层表面和所述初始介质层上的填充层表面相齐平。


3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述初始介质层上的填充层的厚度为5nm至10nm。


4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用原子层沉积工艺或流动式化学气相沉积工艺形成所述填充层。


5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述填充层与所述初始介质层的刻蚀选择比为0.9至1.2。


6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述填充层的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。


7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述填充层的步骤包括：形成填充所述凹槽且覆盖所述初始介质层的填充材料层；对所述填充材料层进行平坦化处理去除高于所述初始介质层顶面的填充材料层，形成位于所述凹槽中的填充层。


8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化处理为化学机械平坦化工艺。


9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，提供基底的步骤中，所述鳍部顶部和所述掩膜层之间还形成有衬垫氧化层；
形成所述初始介质层的步骤中，所述初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴轶超，张天豪，
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