一种鳍式场效应晶体管及其制作方法与流程

1.本发明涉及半导体器件技术领域，更为具体地说，涉及一种鳍式场效应晶体管及其制作方法。


背景技术：

2.在半导体超大规模集成电路的发展过程中，晶体管在cmos器件按比例缩小(scaling)的引导下，密度和性能遵循摩尔定律得到持续化和系统化增长。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(finfet)是一种常见的多栅器件，但是现有的鳍式场效应晶体管制备时形状较差，影响了鳍式场效应晶体管的性能。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种鳍式场效应晶体管及其制作方法，有效解决现有技术存在的技术问题，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
5.一种鳍式场效应晶体管的制作方法，包括：
6.提供基底结构，所述基底结构包括半导体衬底、位于所述半导体衬底一侧的至少一个鳍部及位于所述鳍部背离所述半导体衬底一侧表面的掩膜层；
7.沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜；
8.形成介质层覆盖所述氧隔离膜，所述介质层在所述半导体衬底至所述鳍部方向上依次划分为保留区及去除区；
9.对所述介质层背离所述半导体衬底一侧表面进行平坦化处理直至裸露所述掩膜层；
10.刻蚀去除所述掩膜层及所述介质层和所述氧隔离膜对应所述去除区的部分；
11.在所述介质层背离所述半导体衬底一侧形成跨越所述鳍部的栅极结构。
12.可选的，沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜，包括：
13.沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氮化硅膜，所述氮化硅膜为所述氧隔离膜。
14.可选的，沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜，包括：
15.沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面依次形成氮化硅膜和多晶硅膜，所述氮化硅膜和多晶硅膜的叠层膜为所述氧隔离膜。
16.可选的，形成介质层覆盖所述氧隔离膜，包括：
17.形成氧化硅层覆盖所述氧隔离膜，所述氧化硅层为所述介质层。
18.可选的，所述氧化硅层还掺杂有氮元素。
19.相应的，本发明还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：
20.半导体衬底；
21.位于所述半导体衬底一侧的至少一个鳍部；
22.覆盖所述半导体衬底裸露表面且延伸覆盖至所述鳍部部分侧面的氧隔离膜；
23.覆盖所述氧隔离膜的介质层，所述介质层背离所述半导体衬底一侧表面与所述氧隔离膜延伸至所述鳍部处端部表面齐平；
24.及位于所述介质层背离所述半导体衬底一侧且跨越所述鳍部的栅极结构。
25.可选的，所述氧隔离膜包括氮化硅膜。
26.可选的，所述氧隔离膜包括氮化硅膜和多晶硅膜的叠层膜，其中所述氮化硅膜位于所述氧隔离膜靠近所述半导体衬底一侧。
27.可选的，所述介质层包括氧化硅层。
28.可选的，所述氧化硅层还掺杂有氮元素。
29.相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
30.本发明提供了一种鳍式场效应晶体管及其制作方法，方法包括：提供基底结构，所述基底结构包括半导体衬底、位于所述半导体衬底一侧的至少一个鳍部及位于所述鳍部背离所述半导体衬底一侧表面的掩膜层；沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜；形成介质层覆盖所述氧隔离膜，所述介质层在所述半导体衬底至所述鳍部方向上依次划分为保留区及去除区；对所述介质层背离所述半导体衬底一侧表面进行平坦化处理直至裸露所述掩膜层；刻蚀去除所述掩膜层及所述介质层和所述氧隔离膜对应所述去除区的部分；在所述介质层背离所述半导体衬底一侧形成跨越所述鳍部的栅极结构。
31.由上述内容可知，本发明在制备介质层前优先制备有一氧隔离膜，通过氧隔离膜来隔绝氧元素进入鳍部，进而改善鳍部的侧壁被氧化而降低其平整度的情况，保证制备的鳍部的侧壁的平整度高，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的一种鳍式场效应晶体管的制作方法的流程图；
34.图2至图7为图1中各步骤相应的结构示意图；
35.图8为本发明实施例提供的一种氧隔离膜的结构示意图；
36.图9为本发明实施例提供的另一种氧隔离膜的结构示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
38.正如背景技术所述，在半导体超大规模集成电路的发展过程中，晶体管在cmos器件按比例缩小(scaling)的引导下，密度和性能遵循摩尔定律得到持续化和系统化增长。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(finfet)是一种常见的多栅器件，但是现有的鳍式场效应晶体管制备时形状较差，影响了鳍式场效应晶体管的性能。
39.基于此，本发明实施例提供了一种鳍式场效应晶体管及其制作方法，有效解决现有技术存在的技术问题，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
40.为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图9对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
41.参考图1所示，为本发明实施例提供的一种鳍式场效应晶体管的制作方法的流程图，其中制作方法包括：
42.s1、提供基底结构，所述基底结构包括半导体衬底、位于所述半导体衬底一侧的至少一个鳍部及位于所述鳍部背离所述半导体衬底一侧表面的掩膜层。
43.s2、沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜。
44.s3、形成介质层覆盖所述氧隔离膜，所述介质层在所述半导体衬底至所述鳍部方向上依次划分为保留区及去除区。
45.s4、对所述介质层背离所述半导体衬底一侧表面进行平坦化处理直至裸露所述掩膜层。
46.s5、刻蚀去除所述掩膜层及所述介质层和所述氧隔离膜对应所述去除区的部分。
47.s6、在所述介质层背离所述半导体衬底一侧形成跨越所述鳍部的栅极结构。
48.需要说明的是，本发明实施例提供的源极和漏极可以在形成半导体衬底上形成鳍部后形成，或者在去除掩膜层和介质层和氧隔离膜对应去除区的部分后且在制备栅极结构前形成等，对此制备过程与现有技术相同，故本发明不做多余赘述。
49.可以理解的，本发明实施例在制备介质层前优先制备有一氧隔离膜，通过氧隔离膜来隔绝氧元素进入鳍部，进而改善鳍部的侧壁被氧化而降低其平整度的情况，保证制备的鳍部的侧壁的平整度高，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
50.下面结合图2至图7对本发明实施例提供的制作方法进行更为详细的描述，图2至图7为图1中个步骤相应的结构示意图。
51.如图2所示，对应步骤s1，提供基底结构，所述基底结构包括半导体衬底100、位于所述半导体衬底100一侧的至少一个鳍部200及位于所述鳍部200背离所述半导体衬底100一侧表面的掩膜层300。
52.在本发明一实施例中，本发明所提供的半导体衬底和鳍部的材质可以为硅材质，及本发明实施例提供的掩膜层可以为氮化硅材质；或者在本发明其他实施例中半导体衬底、鳍部和掩膜层还可以为其他材质，对此本发明不做具体限制。
53.本发明实施例提供的半导体衬底和鳍部可以由半导体基板通过刻蚀形成，即首先
提供半导体基板；而后在半导体基板一侧表面制备掩膜层，掩膜层即覆盖鳍部对应区域；而后对掩膜层之外区域对半导体基板进行刻蚀形成多个隔离沟槽，其中隔离沟槽之间的凸起部分即为鳍部，而凸起部分下面剩余部分即为半导体衬底。
54.如图3所示，对应步骤s2，沿所述基底结构具有所述鳍部200侧的裸露表面形成氧隔离膜400。
55.可以理解的，本发明实施例提供的氧隔离膜具有隔离氧元素的性能，通过氧隔离膜来隔绝氧元素进入鳍部，进而改善鳍部的侧壁被氧化而降低其平整度的情况，保证制备的鳍部的侧壁的平整度高，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
56.在本发明一实施例中，本发明提供的沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜，包括：沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氮化硅膜，所述氮化硅膜为所述氧隔离膜。具体如图8所示，为本发明实施例提供的一种氧隔离膜的结构示意图，其中氧隔离膜400可以包括氮化硅膜410。可选的，本发明实施例提供的氮化硅膜410的厚度范围可以为1.5纳米-2纳米，包括端点值。
57.或者，本发明实施例提供的沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜，包括：沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面依次形成氮化硅膜和多晶硅膜，所述氮化硅膜和多晶硅膜的叠层膜为所述氧隔离膜。具体如图9所示，为本发明实施例提供的另一种氧隔离膜的结构示意图，其中氧隔离膜400可以包括氮化硅膜420和多晶硅膜430的叠层膜。可选的，本发明实施例提供的氮化硅膜420的厚度范围可以为1.5纳米-2纳米，包括端点值；及本发明实施例提供的多晶硅膜430的厚度范围可以为0.8纳米-1.2纳米，包括端点值。
58.如图4所示，对应步骤s3，形成介质层500覆盖所述氧隔离膜400，所述介质层500在所述半导体衬底100至所述鳍部200方向上依次划分为保留区s1及去除区s2，其中去除区s2至少包括有掩膜层300。
59.在本发明一实施例中，氧隔离膜制备完毕后与基底结构具有鳍部侧的表面形状相同，由此在氧隔离膜侧进行填充介质材质，形成覆盖氧隔离膜的介质层。其中本发明所提供的介质层的材质可以为氧化硅。即本发明实施例提供的形成介质层覆盖所述氧隔离膜，包括：形成氧化硅层覆盖所述氧隔离膜，所述氧化硅层为所述介质层。
60.进一步，本发明实施例提供的所述氧化硅层还掺杂有氮元素，进而能够进一步阻挡氧原子进入鳍部处。可选的，本发明实施例提供的氧化硅层所掺杂氮元素的浓度不超过5％。
61.如图5所示，对应步骤s4，对所述介质层500背离所述半导体衬底100一侧表面进行平坦化处理直至裸露所述掩膜层300。
62.在本发明一实施例中，本发明可以采用化学机械研磨等工艺对介质层进行平坦化处理。
63.如图6所示，对应步骤s5，刻蚀去除所述掩膜层300及所述介质层500和所述氧隔离膜400对应所述去除区s2的部分。
64.如图7所示，对应步骤s6，在所述介质层300背离所述半导体衬底100一侧形成跨越所述鳍部200的栅极结构600。
65.相应的，本发明实施例还提供了一种鳍式场效应晶体管，本发明实施例提供的鳍式场效应晶体管采用上述任意一实施例所提供的制作方法制作而成。参考图7所示，本发明实施例提供的鳍式场效应晶体管包括：
66.半导体衬底100。
67.位于所述半导体衬底100一侧的至少一个鳍部200。
68.覆盖所述半导体衬底100裸露表面且延伸覆盖至所述鳍部200部分侧面的氧隔离膜400。
69.覆盖所述氧隔离膜400的介质层500，所述介质层500背离所述半导体衬底100一侧表面与所述氧隔离膜400延伸至所述鳍部200处端部表面齐平。
70.及位于所述介质层500背离所述半导体衬底100一侧且跨越所述鳍部200的栅极结构600。
71.在本发明一实施例中，本发明所提供的所述氧隔离膜包括氮化硅膜。可选的，本发明实施例提供的氮化硅膜的厚度范围可以为1.5纳米-2纳米，包括端点值。或者，本发明实施例提供的所述氧隔离膜包括氮化硅膜和多晶硅膜的叠层膜，其中所述氮化硅膜位于所述氧隔离膜靠近所述半导体衬底一侧。可选的，本发明实施例提供的氮化硅膜的厚度范围可以为1.5纳米-2纳米，包括端点值；及本发明实施例提供的多晶硅膜的厚度范围可以为0.8纳米-1.2纳米，包括端点值。
72.在本发明一实施例中，本发明所提供的所述介质层包括氧化硅层。进一步的，本发明实施例提供的所述氧化硅层还掺杂有氮元素。可选的，本发明实施例提供的氧化硅层所掺杂氮元素的浓度不超过5％。
73.本发明实施例提供了一种鳍式场效应晶体管及其制作方法，方法包括：提供基底结构，所述基底结构包括半导体衬底、位于所述半导体衬底一侧的至少一个鳍部及位于所述鳍部背离所述半导体衬底一侧表面的掩膜层；沿所述基底结构具有所述鳍部侧的裸露表面形成氧隔离膜；形成介质层覆盖所述氧隔离膜，所述介质层在所述半导体衬底至所述鳍部方向上依次划分为保留区及去除区；对所述介质层背离所述半导体衬底一侧表面进行平坦化处理直至裸露所述掩膜层；刻蚀去除所述掩膜层及所述介质层和所述氧隔离膜对应所述去除区的部分；在所述介质层背离所述半导体衬底一侧形成跨越所述鳍部的栅极结构。
74.由上述内容可知，本发明实施例在制备介质层前优先制备有一氧隔离膜，通过氧隔离膜来隔绝氧元素进入鳍部，进而改善鳍部的侧壁被氧化而降低其平整度的情况，保证制备的鳍部的侧壁的平整度高，提高了鳍式场效应晶体管的制备质量，保证鳍式场效应晶体管的性能优良。
75.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。