多栅器件的形成方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种多栅器件的形成方法，包括：提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一开口的硅薄膜；所述第一开口内填充满半导体薄膜；形成覆盖所述硅薄膜和半导体薄膜的具有第二开口的光刻胶层，所述第二开口位于第一开口的正上方，且第二开口的宽度小于第一开口的宽度；向第二开口内填充满自对准层；对其进行退火处理，形成分别呈线性排列的第一结构和第二结构，且所述第一结构和第二结构相互交错排列；去除所述第一结构，形成具有多个第三开口的自对准层；以所述具有多个第三开口的自对准层为掩膜，去除部分所述半导体薄膜，形成第三结构；形成与所述第三结构相对应的鳍部。形成的鳍部的宽度小，多栅器件的驱动电流大，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD， Critical Dimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺,常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层 11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。现有技术的，包括请参考图2，提供基底20，在所述基底20表面形成有图形化的光刻胶层21。请参考图3，以所述图形化的光刻胶层21为掩膜，刻蚀所述基底20，形成凸出的鳍部23。然而，现有技术形成的多栅器件的鳍部23的特征尺寸较大，器件性能改善不大。 更多关于请参考公开号为“US7868380B2”的美国专利。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，形成的多栅器件的鳍部的特征尺寸更小、器件性能好。为解决上述问题，本专利技术提供了一种，包括提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一开口的硅薄膜；所述第一开口内填充满半导体薄膜；形成覆盖所述硅薄膜和半导体薄膜的光刻胶层，所述光刻胶层具有第二开口，所述第二开口位于所述第一开口的正上方，且所述第二开口的宽度小于所述第一开口的宽度；向所述第二开口内填充满自对准层；对所述自对准层进行退火处理，形成分别呈线性排列的第一结构和第二结构，且所述第一结构和第二结构相互交错排列；去除所述第一结构，形成具有多个第三开口的自对准层；以所述具有多个第三开口的自对准层为掩膜，去除部分所述半导体薄膜，形成第三结构；形成与所述第三结构相对应的鳍部。可选地，所述自对准层的材料为PS-b-PMMA。可选地，所述第一结构的材料为PMMA，所述第二结构的材料为PS ;或者所述第一结构的材料为PS，所述第二结构的材料为PMMA。可选地，当所述第一结构的材料为PMMA时，去除所述第一结构的工艺步骤包括 采用紫外光源照射所述第一结构，添加醋酸去除所述第一结构。可选地，所述紫外光的功率为280W ;所述醋酸中CH3COOH和H2O的体积比例为3 7。可选地，所述第一结构的宽度为10-20nm，所述第二结构的宽度为20_40nm。可选地，所述半导体薄膜的材料为SiGe或SiC。可选地，所述半导体薄膜的形成工艺为化学气相沉积或物理气相沉积。可选地，所述半导体薄膜的形成步骤包括在温度为600-800°C，压力为 O. 1-0. 3Torr的条件下，通入流量为80_150sccm的SiH4,流量为40_80sccm的GeH4,流量为 10-20SLM 的 H2。可选地，所述形成与所述第三结构相对应的鳍部的工艺步骤包括在相邻两个第三结构间的开口内形成第四结构，并去除所述第三结构；当所述第四结构的宽度等于待形成的鳍部的宽度时，将第四结构作为多栅器 件的鳍部；当所述第四结构的宽度小于待形成的鳍部的宽度时，在所述第四结构表面形成相应厚度的、与所述第四结构的材料相同的薄膜，形成多栅器件的鳍部；当所述第四结构的宽度大于待形成的鳍部的宽度时，去除部分第四结构形成鳍部。可选地，所述鳍部的宽度为12nm_40nm。可选地，所述去除所述第三结构的工艺为刻蚀工艺，所述刻蚀工艺的参数为温度 600-800°C，压力为I个大气压,流量为150-300sccm的HC1，流量为15-30SLM的H2。可选地，所述在所述第四结构表面形成相应厚度的、与所述第四结构的材料相同的薄膜的形成工艺为选择性外延生长工艺。可选地，所述选择性外延生长工艺的工艺参数为压力O. 1-0. 3Torr，温度 1500-1800°C，流量为 150-300sccm 的 SiH2Cl2,流量为 20_50sccm 的 HCl，流量为 10-20SLM 的H2。可选地，所述第四结构和所述鳍部的材料为Si。可选地，所述形成与所述第三结构相对应的鳍部的工艺步骤包括当所述第三结构的宽度等于待形成的鳍部的宽度时，将所述第三结构作为多栅器件的鳍部；当所述第三结构的宽度小于待形成的鳍部的宽度时，在所述第三结构表面覆盖一层所述半导体薄膜， 形成多栅器件的鳍部；当所述第三结构的宽度大于待形成的鳍部的宽度时，对所述第三结构进行修剪后形成多栅器件的鳍部。可选地，所述鳍部的宽度为2nm_30nm。可选地，所述在所述第三结构表面覆盖一层所述半导体薄膜的形成工艺为选择性外延生长工艺。可选地，所述选择性外延生长工艺的工艺参数为温度600-800°C，压力.O. 1-0. 3Torr,流量为 80_150sccm 的 SiH4,流量为 40_80sccm 的 GeH4,流量为 10-20SLM 的可选地，所述第三结构和所述鳍部的材料为SiGe或SiC。可选地，所述半导体薄膜的厚度为l_3nm。可选地，所述半导体薄膜的材料为SiGe或SiC。可选地，还包括形成覆盖所述硅薄膜和半导体薄膜的硬掩膜层，所述光刻胶层形成在所述硬掩膜层上。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的实施例在第二开口内填充满自对准层，所述自对准层在退火处理时会形成分别呈线性排列且相互交错排列的第一结构和第二结构，所述第一结构和第二结构的宽度小，利用所述自对准层形成的鳍部的特征尺寸也较现有技术形成的鳍部的特征尺寸小， 可以有效提高多栅器件的驱动电流，改善所述多栅器件的性能。进一步的，本专利技术的实施例中，根据待形成的多栅器件的鳍部的特征尺寸，选择对第三结构进行相应的处理后形成鳍部，或者选择在相邻两个第三结构间的开口内形成第四结构，对所述第四结构进行相应的处理后形成鳍部。本专利技术实施例形成的多栅器件的鳍部的特征尺寸小，可以有效提高多栅器件的驱动电流，改善所述多栅器件的性能。附图说明图1是现有技术的鳍形场效应管的立体结构示意图2-图3是现有技术的多栅器件的形成过程的剖面结构示意图4是本专利技术实施例的的流程示意图5-图15是本专利技术第一实施例的多栅器件的形成过程的剖面结构示意图16-图18是本专利技术第二实施例的多栅器件的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术的中，形成的多栅器件的鳍部的特征尺寸较大，不利于提高多栅器件的驱动电流，限制了多栅器件的性能。本专利技术实施例的专利技术人经过研究后发现，自对准技术(Directed self-assembly technology, D SA)中，聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物 (polystyrene-block-poly (methyl methacrylate) copolymers, PS-b-PMMA)在退火条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多栅器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一开口的硅薄膜；所述第一开口内填充满半导体薄膜；形成覆盖所述硅薄膜和半导体薄膜的光刻胶层，所述光刻胶层具有第二开口，所述第二开口位于所述第一开口的正上方，且所述第二开口的宽度小于所述第一开口的宽度；向所述第二开口内填充满自对准层；对所述自对准层进行退火处理，形成分别呈线性排列的第一结构和第二结构，且所述第一结构和第二结构相互交错排列；去除所述第一结构，形成具有多个第三开口的自对准层；以所述具有多个第三开口的自对准层为掩膜，去除部分所述半导体薄膜，形成第三结构；形成与所述第三结构相对应的鳍部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：