鳍式场效应晶体管的形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，器件区的半导体衬底上分别具有鳍部；在栅切割区和器件区的半导体衬底上、以及鳍部上形成隔离材料层；在栅切割区的隔离材料层中形成切割槽，切割槽的底部暴露出隔离材料层的材料；在切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层；之后，在切割槽中形成切割层；之后回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁，在回刻蚀隔离材料层的过程中，去除所述牺牲层；在器件区的半导体衬底上形成横跨鳍部的栅极结构，且相邻器件区上的栅极结构被切割层分割。上述的方案，可以降低工艺难度，提高鳍式场效应晶体管性能。

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
传统的平面的场效应晶体管对沟道电流的控制能力较弱，随之产生了一种新的互补式金氧半导体晶体管—鳍式场效应晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)。鳍式场效应晶体管是新型的多栅器件，其一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，横跨所述鳍部的栅极，以及位于栅极两侧的鳍部内的源漏掺杂区。随着半导体技术的进步，半导体器件的图案密度激增，导致不同鳍式场效应晶体管的鳍部之间的在栅极延伸方向上的空间距离越来越小，从而使得不同鳍式场效应晶体管的栅极分割操作变得越来越困难。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的是如何降低不同鳍式场效应晶体管的栅极分割操作难度，提高器件性能。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，所述器件区的半导体衬底上分别具有鳍部；在所述栅切割区和器件区的半导体衬底上、以及鳍部上形成隔离材料层；在所述栅切割区的隔离材料层中形成切割槽，所述切割槽的底部暴露出隔离材料层的材料；在所述切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层；形成所述牺牲层后，在所述切割槽中形成切割层；形成切割层之后，回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁，在回刻蚀隔离材料层的过程中，去除所述牺牲层；在器件区的半导体衬底上形成横跨鳍部的栅极结构，且相邻器件区上的栅极结构被切割层分割。可选的，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料相同。可选的，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料包括氧化硅。可选的，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料不同；在回刻蚀隔离材料层的过程中，对隔离材料层与对所述牺牲层的刻蚀选择比大于等于1且小于等于1.5。可选的，形成所述牺牲层的方法包括：在所述切割槽的侧壁和底部以及隔离材料层的顶部表面形成牺牲层。可选的，形成所述牺牲层的方法包括：在所述切割槽的侧壁和底部以及隔离材料层的顶部表面形成牺牲材料层；回刻蚀所述牺牲材料层直至暴露出隔离材料层的顶部表面，形成所述牺牲层。可选的，所述牺牲层的厚度的两倍小于所述切割槽在鳍部宽度方向上的宽度尺寸。可选的，所述切割层的材料分别与所述牺牲层和隔离材料层的材料均不同。可选的，所述切割层的材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硼。可选的，在回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构的过程中，对隔离材料层与对切割层的刻蚀选择比大于等于20，对牺牲层的刻蚀选择与对切割层的刻蚀选择比大于等于20。可选的，所述切割层的底部表面低于位于切割层侧部隔离结构的顶部表面。可选的，位于切割层侧部隔离结构的顶部表面低于切割层的底部表面；或者，位于切割层侧部隔离结构的顶部表面与切割层的底部表面齐平。可选的，形成所述栅极结构的方法包括：在所述隔离结构上、鳍部和切割层上形成栅极结构材料层；平坦化所述栅极结构材料层直至暴露出切割层的顶部表面；平坦化所述栅极结构材料层之后，刻蚀所述栅极结构材料层，形成横跨所述鳍部且被切割层分割的栅极结构。可选的，还包括：形成所述栅极结构之后，在所述隔离结构和鳍部上形成层间介质层，所述层间介质层覆盖所述栅极结构的侧壁；去除所述栅极结构，在所述层间介质层中形成栅开口；在所述栅开口中形成金属栅极结构，相邻器件区上的金属栅极结构被切割层分割。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下的优点：上述的技术方案中，在隔离材料层中形成切割槽，在所述切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层，这样切割槽的部分空间被牺牲层占据，减小了在鳍部宽度方向上给切割层提供的空间，这样使得在鳍部宽度方向上，切割层的尺寸小于切割槽的尺寸，因此减小了切割层在鳍部宽度方向上的尺寸。由于切割层在鳍部宽度方向上的尺寸减小，因此在鳍部宽度方向上，栅极结构的尺寸不至于过小，满足工艺的需求。由于在鳍部宽度方向上，切割槽的尺寸大于切割层的尺寸，也就是说切割槽的工艺窗口较大，因此使得切割槽形成工艺的难度降低。综上，提高了鳍式场效应晶体管的性能。附图说明图1至图3是一种鳍式场效应晶体管的形成方法的示意图；图4是本专利技术实施例中的一种鳍式场效应晶体管的形成方法的流程示意图；图5至图12是本专利技术实施例中的一种鳍式场效应晶体管的形成方法的结构示意图。具体实施方式图1至图3，示出了一种鳍式场效应晶体管的形成方法。参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100上形成有分立的鳍部102；在鳍部102侧部的半导体衬底100上形成隔离结构103。参考图2，在所述隔离结构103的表面形成横跨多个所述鳍部102的初始伪栅极结构，所述初始伪栅极结构包括初始伪栅介质层104和位于初始伪栅介质层104上的初始伪栅电极层105。参考图3，沿着初始伪栅极结构的延伸方向切断初始伪栅极结构，在初始伪栅极结构中形成栅切割槽106，且使得所述初始伪栅极结构形成位于栅切割槽106两侧的伪栅极结构。所述伪栅极结构包括伪栅介质层104’和位于伪栅介质层104’上的伪栅电极层105’。所述伪栅极结构横跨部分鳍部102。后续还包括：在所述栅切割槽106中形成切割层。通常，需要伪栅极结构在鳍部宽度方向上的尺寸不至于过小，这样利于后续去除伪栅级结构以及后续形成金属栅极结构。随着半导体工艺技术的进步，在鳍部宽度方向上相邻鳍部之间的间距越来越小，为了使得伪栅极结构在鳍部宽度方向上的尺寸不至于过小，因此需要切割层在鳍部宽度方向上的尺寸减小，使得栅极切割操作变得越来越困难。为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术实施例采用的技术方案提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，器件区的半导体衬底上分别具有鳍部；在栅切割区和器件区的半导体衬底上、以及鳍部上形成隔离材料层；在栅切割区的隔离材料层中形成切割槽，切割槽的底部暴露出隔离材料层的材料；在切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层；之后，在切割槽中形成切割层；之后回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁，在回刻蚀隔离材料层的过程中，去除所述牺牲层；在器件区的半导体衬底上形成横跨鳍部的栅极结构，且相邻器件区上的栅极结构被切割层分割。上述的方案，可以降低工艺难度，提高鳍式场效应晶体管性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图4示出了本专利技术实施例一种鳍式场效应晶体管的形成方法的流程示意图。参见图4，本专利技术实施例中的一种鳍式场效应晶体管的形成方法，具体可以包括如下的步骤：S401：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，所述器件区的半导体衬底上分别具有鳍部。步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：/n提供半导体衬底，所述半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，所述器件区的半导体衬底上分别具有鳍部；/n在所述栅切割区和器件区的半导体衬底上、以及鳍部上形成隔离材料层；/n在所述栅切割区的隔离材料层中形成切割槽，所述切割槽的底部暴露出隔离材料层的材料；/n在所述切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层；/n形成所述牺牲层后，在所述切割槽中形成切割层；/n形成切割层之后，回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁，在回刻蚀隔离材料层的过程中，去除所述牺牲层；/n在器件区的半导体衬底上形成横跨鳍部的栅极结构，且相邻器件区上的栅极结构被切割层分割。/n

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括栅切割区和位于栅切割区两侧的器件区，所述器件区的半导体衬底上分别具有鳍部；
在所述栅切割区和器件区的半导体衬底上、以及鳍部上形成隔离材料层；
在所述栅切割区的隔离材料层中形成切割槽，所述切割槽的底部暴露出隔离材料层的材料；
在所述切割槽沿鳍部宽度方向两侧侧壁表面形成牺牲层；
形成所述牺牲层后，在所述切割槽中形成切割层；
形成切割层之后，回刻蚀隔离材料层以形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁，在回刻蚀隔离材料层的过程中，去除所述牺牲层；
在器件区的半导体衬底上形成横跨鳍部的栅极结构，且相邻器件区上的栅极结构被切割层分割。


2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料相同。


3.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料包括氧化硅。


4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料与所述隔离材料层的材料不同；
在回刻蚀隔离材料层的过程中，对隔离材料层与对所述牺牲层的刻蚀选择比大于等于1且小于等于1.5。


5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲层的方法包括：在所述切割槽的侧壁和底部以及隔离材料层的顶部表面形成牺牲层。


6.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲层的方法包括：在所述切割槽的侧壁和底部以及隔离材料层的顶部表面形成牺牲材料层；回刻蚀所述牺牲材料层直至暴露出隔离材料层的顶部表面，形成所述牺牲层。


7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：余达强，
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