CN106653604B - 鳍式场效应管的形成方法 - Google Patents
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Abstract
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；去除所述第二区域的鳍部，暴露出所述第二区域衬底表面；在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第一区域第一介质层侧壁表面，且所述第一介质层顶部与第二介质层顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层，暴露出所述第一区域鳍部的部分侧壁表面。本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
背景技术
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(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)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。
发明内容
本发明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，本发明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鳍部，暴露出所述第二区域衬底表面；在所述第二区域暴露出的衬底上形成第二介质层，所述第二介质层还覆盖于第一介质层侧壁表面，且所述第一介质层顶部与第二介质层顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层，暴露出所述第一区域鳍部的部分侧壁表面。
可选的，在形成所述第二介质层之前，保留所述第二区域的第一介质层。
可选的，去除所述第二区域的鳍部的工艺步骤包括：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，所述图形层还覆盖于第二区域的第一介质层表面；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除第二区域的鳍部。
可选的，在形成所述第二介质层之前，还去除所述第二区域的第一介质层。
可选的，采用非选择性刻蚀工艺，刻蚀去除所述第二区域的第一介质层以及第二区域的鳍部。
可选的，所述非选择性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，工艺参数包括：刻蚀气体包括CF4，CF4流量为50sccm至200sccm，还向腔室内通入Ar，Ar流量为5sccm至50sccm，腔室压强为5毫托至80毫托，离子源功率200瓦至1800瓦，偏置电压200伏至800伏。
可选的，去除所述第二区域的第一介质层以及第二区域的鳍部的工艺步骤包括：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以及第二区域的鳍部。
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，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，所述图形层的材料包括光刻胶。
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进行退火固化处理。
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，还包括对所述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和第二介质层之前，还包括步骤：刻蚀去除高于氧化硅层顶部的第一介质层和第二介质层，且还刻蚀去除氮化硅层。
可选的，在回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层的工艺过程中，还刻蚀去除所述氧化硅层。
可选的，所述回刻蚀采用干法刻蚀工艺。
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，所述衬底以及鳍部的形成工艺步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域；在所述初始衬底表面形成具有开口的图形化的硬掩膜层，且第一区域上方的开口尺寸与第二区域上方的开口尺寸相同；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜刻蚀初始衬底，刻蚀后的初始衬底作为衬底，位于衬底表面的凸起作为鳍部。
可选的，在形成所述第一介质层之前，在所述衬底表面以及鳍部表面形成第一线性氧化层；在形成所述第二介质层之前，在所述第二区域衬底表面以及第一介质层侧壁表面形成第二线性氧化层。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明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；去除第二区域的鳍部，暴露出第二区域衬底表面，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、以及第二介质层，剩余第一介质层、以及剩余第二介质层为鳍式场效应管的隔离结构。其中，被第二区域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，本发明在形成第二介质层之前，还去除第二区域的第一介质层，使得形成第二介质层的工艺具有较大的工艺窗口，有利于提高形成的第二介质层的质量，进一步优化鳍式场效应管的电学性能。
进一步，采用非选择性刻蚀工艺刻蚀去除第二区域的第一介质层和第二区域的鳍部，减少了第二区域衬底受到的损伤，改善形成的鳍式场效应管的电学性能。
更进一步，所述非选择性刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀气体包括CF4，CF4流量为50sccm至200sccm，还向腔室内通入Ar，Ar流量为5sccm至50sccm，腔室压强为5毫托至80毫托，离子源功率200瓦至1800瓦，偏置电压200伏至800伏，使得非选择性刻蚀工艺对第二区域的第一介质层和鳍部的刻蚀速率接近，从而进一步避免非选择性刻蚀工艺对第二区域衬底造成过刻蚀。
附图说明
图1至图20为本发明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
由背景技术可知，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，衬底包括图形密集区(Dense Area)和图形稀疏区(ISO Area)。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为第一开口尺寸，位于密集区上方的掩膜层内的开口尺寸为第二开口尺寸，所述第一开口尺寸大于第二开口尺寸；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀所述初始衬底，刻蚀后的初始衬底作为衬底、以及位于衬底表面的凸起的鳍部。然而，密集区衬底表面的鳍部以及稀疏区衬底表面的鳍部的特征尺寸(CD，Critical Dimension)不符合预期目标尺寸，密集区衬底表面的鳍部以及稀疏区衬底表面的鳍部形貌差，导致鳍式场效应管的电学性能降低。
进一步研究发现，造成上述问题的原因主要为负载效应(Loading Effect)，负载效应其实就是刻蚀速率随着待刻蚀层被刻蚀表面面积的大小的变化而产生不同的特性。采用干法刻蚀工艺对初始衬底进行刻蚀，由于第一开口尺寸大于第二开口尺寸，也就是说，稀疏区待刻蚀初始衬底的面积大于密集区待刻蚀初始衬底的面积，轰击稀疏区初始衬底表面的等离子体的量与轰击密集区初始衬底表面的等离子体的量不同，进而导致鳍部的特征尺寸与预期目标不符，且形成的鳍部的形貌差。
并且，为了使相邻鳍部之间电绝缘，通常需要在鳍式场效应管内形成隔离结构，具体的，包括步骤：在相邻鳍部之间的衬底表面填充满介质层；平坦化所述介质层；接着，采用干法刻蚀工艺回刻蚀去除部分厚度的介质层，使得剩余介质层顶部低于鳍部顶部。由于密集区的鳍部密度和稀疏区的鳍部密度不同，造成回刻蚀去除部分厚度的介质层的工艺也存在负载效应问题，造成剩余的介质层厚度不均，因此隔离结构的电绝缘性能也有待提高。
为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，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鳍部，暴露出所述第二区域衬底表面；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第一介质层侧壁表面，且所述第一介质层顶部与第二介质层顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层，暴露出所述第一区域鳍部的部分侧壁表面。
本发明中，由于提供的衬底表面的相邻鳍部之间的距离相同，使得衬底表面的鳍部的形成工艺不会受到负载效应问题的影响，因此鳍部具有良好的特征尺寸和形貌。在去除第二区域的鳍部之后，重新在第二区域衬底上形成第二介质层，位于第二区域两侧的鳍部之间的距离增加了，从而获得具有不同图形密集度的鳍部，且所述鳍部具有良好的特征尺寸和形貌，进而改善形成的鳍式场效应管的电学性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图20为本发明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。
参考图1及图2，提供衬底101，所述衬底101表面形成有若干分立的鳍部102，且相邻鳍部102之间的距离相同。
其中，鳍部102的延伸方向为第一方向，图1为沿垂直于第一方向的切割线切割的剖面结构示意图，图2为沿平行于第一方向的切割线切割的剖面结构示意图。
所述衬底101的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟，所述衬底101还能够为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底。本实施例中，所述衬底101为硅衬底。
所述鳍部102的材料包括硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。本实施例中，所述鳍部102的材料为硅。
所述衬底101包括第一区域I和位于相邻第一区域I之间的第二区域II。后续会将第二区域II的鳍部102去除，继而在相邻第一区域I之间的第二区域II形成隔离结构，从而使得第一区域I中紧挨第二区域II的鳍部102之间的距离增加，以便在后续形成具有图形稀疏区和图形密集区的鳍式场效应管。
本实施例中，形成所述衬底101、鳍部102的工艺步骤包括：提供初始衬底；在所述初始衬底表面形成图形化的硬掩膜层，所述图形化的硬掩膜层内形成有开口，其中，第一区域I上方的开口尺寸与第二区域II上方的开口尺寸相同；以所述硬掩膜层为掩膜刻蚀所述初始衬底，刻蚀后的初始衬底作为衬底101，位于衬底101表面的凸起作为鳍部102。
相邻所述鳍部102之间的距离相同，第一区域I上方的开口尺寸与第二区域II上方的开口尺寸相同，从而避免在形成鳍部102过程中产生负载效应问题，使得形成的鳍部102具有良好的形貌且鳍部102的特征尺寸符合预期目标。其中，所述相邻鳍部102之间的距离指的是，在垂直于鳍部102延伸方向上，相邻鳍部102相对侧壁之间的距离。
在一个实施例中，形成所述硬掩膜层的工艺步骤包括：在初始衬底表面形成初始硬掩膜；在所述初始硬掩膜表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述初始硬掩膜，在初始衬底表面形成硬掩膜层；去除所述图形化的光刻胶层。在其他实施例中，所述硬掩膜层的形成工艺还能够包括：自对准双重图形化(SADP，Self-alignedDouble Patterned)工艺、自对准三重图形化(Self-aligned Triple Patterned)工艺、或自对准四重图形化(Self-aligned Double Double Patterned)工艺。所述双重图形化工艺包括LELE(Litho-Etch-Litho-Etch)工艺或LLE(Litho-Litho-Etch)工艺。
所述硬掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述硬掩膜层为单层结构或叠层结构。本实施例中，所述硬掩膜层包括氧化硅层103和位于氧化硅层103顶部表面的氮化硅层104。在形成所述鳍部102之后，保留位于鳍部102顶部表面的硬掩膜层，后续在进行平坦化工艺时，所述硬掩膜层顶部表面能够作为平坦化工艺的停止位置，从而避免鳍部顶部表面受到损伤。
在其他实施例中，在形成所述鳍部之后还能够去除鳍部顶部表面的硬掩膜层，使鳍部顶部表面暴露出来。
本实施例中，所述鳍部102顶部尺寸与底部尺寸相同，且各鳍部102的宽度尺寸相同。在其他实施例中，鳍部的顶部尺寸还能够小于底部尺寸，且各个鳍部的宽度尺寸还能够不相同。
参考图3及图4，图3为在图1基础上的示意图，图4为在图2基础上的示意图，在所述衬底101表面以及鳍部102表面形成第一线性氧化层105。
本实施例中，由于鳍部102顶部表面形成有硬掩膜层，使得第一线性氧化层105还位于硬掩膜层表面。
形成所述第一线性氧化层105的作用包括：一方面，前述对初始衬底进行刻蚀后形成鳍部102，所述刻蚀工艺会对鳍部102造成损伤，在鳍部102表面形成的第一线性氧化层105能够修复鳍部102表面的损伤，去除鳍部102表面的晶格缺陷。另一方面，在衬底101表面和鳍部102表面形成第一线性氧化层105，能够修复凸出的鳍部102表面的尖角，对鳍部102进行尖角圆化(corner rounding)处理。
形成所述第一线性氧化层105的工艺能够为热氧化工艺、氧等离子体氧化工艺、或者硫酸和过氧化氢的混合溶液氧化工艺。本实施例中，采用ISSG(原位蒸汽生成，In-situStream Generation)氧化工艺，氧化所述衬底101表面和鳍部102表面，形成所述第一线性氧化层105。
所述鳍部102的材料为硅，相应形成位于衬底101表面和鳍部102侧壁表面的第一线性氧化层105的材料为氧化硅；位于氮化硅层104表面的第一线性氧化层105的材料为氮氧化硅。
参考图5及图6，图5为在图3基础上的示意图，图6为在图4基础上的示意图，在所述相邻鳍部102之间的衬底101表面填充满第一介质膜106，所述第一介质膜106顶部高于硬掩膜层顶部。
所述第一介质膜106的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成所述第一介质膜106。
本实施例中，所述第一介质膜106的材料为氧化硅。为了提高第一介质膜106形成工艺的填孔能力，减小第一介质膜106内的空洞，采用流动性化学气相沉积工艺(FCVD，Flowable CVD)形成所述第一介质膜106。
在采用流动性化学气相沉积工艺形成所述第一介质膜106之后，对所述第一介质膜106进行退火固化处理，使第一介质膜106进行化学键重组，提高第一介质膜106的致密度。
参考图7至图8，图7为在图5基础上的示意图，图8为在图6基础上的示意图，平坦化所述第一介质膜106(参考图5及图6)直至暴露出硬掩膜层顶部表面，在所述相邻鳍部102之间的衬底101表面填充满第一介质层107，所述第一介质层107覆盖于鳍部102侧壁表面。
所述第一介质层107顶部与硬掩膜层顶部齐平，具体的，所述第一介质层107顶部与氮化硅层104顶部齐平。
本实施例中，采用化学机械研磨工艺，研磨去除高于硬掩膜层顶部表面的第一介质膜106，所述化学机械研磨工艺的停止位置为氮化硅层104顶部表面。
在其他实施例中，在形成所述第一介质层之前，鳍部顶部表面被暴露出来，则所述第一介质层顶部与鳍部顶部齐平。
参考图9至图10，图9为在图7基础上的示意图，图10为在图8基础上的示意图，在所述第一区域I的第一介质层107表面以及第一区域I的鳍部102上方形成图形层108。
所述图形层108为后续刻蚀去除第二区域II的第一介质层107的掩膜。所述图形层108位于第一区域I上方，除覆盖于第一区域I的第一介质层107顶部表面外，还覆盖于第一区域I鳍部102上方的硬掩膜层顶部表面。
本实施例中，所述图形层108的材料为光刻胶，形成所述图形层108的工艺步骤包括：形成覆盖第一介质层107表面和硬掩膜层表面的初始光刻胶层；对所述初始光刻胶层进行曝光处理以及显影处理，去除位于第二区域II上方的初始光刻胶层，形成所述图形层108。
在其他实施例中，所述图形层还能够为底部抗反射涂层和光刻胶层的叠层结构；或者，所述图形层的材料还能够为硬掩膜材料，所述硬掩膜材料包括氮化硅、氮氧化硅或氮化硼等介质硬掩膜材料，所述硬掩膜材料还能够为氮化钛或氮化钽等金属硬掩膜材料。
参考图11至图12，图11为在图9基础上的示意图，图12为在图10基础上的示意图，以所述图形层108为掩膜，去除所述第二区域II的第一介质层107以及第二区域II的鳍部102，暴露出所述第二区域II衬底101表面。
本实施例中，还刻蚀去除位于第二区域II的氮化硅层104、氧化硅层103以及位于第二区域II衬底101表面的第一线性氧化层105。
采用非选择性(non-selective)刻蚀工艺，刻蚀去除所述第二区域II的第一介质层107和第二区域II的鳍部102，能够减小第二区域II衬底101受到的刻蚀损伤，使得第二区域II衬底101表面具有良好的形貌且晶格缺陷少。
本实施例中，所述非选择性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，工艺参数包括：刻蚀气体包括CF4，CF4流量为50sccm至200sccm，还向腔室内通入Ar，Ar流量为5sccm至50sccm，腔室压强为5毫托至80毫托，离子源功率200瓦至1800瓦，偏置电压200伏至800伏。
上述非选择性刻蚀工艺对第一介质层107、鳍部102、氮化硅层104和氧化硅层103的刻蚀速率之间的区别小，使得第二区域II的第一介质层107和鳍部102被同时刻蚀去除，避免第二区域II衬底101受到过刻蚀，进而改善刻蚀后第二区域I衬底101表面形貌。同时，采用上述非选择性刻蚀工艺对第一介质层107进行刻蚀后，位于第一区域I第一介质层107侧壁具有良好的形貌，从而使得后续形成的第二介质层与第一区域I第一介质层107之间界面性能良好，防止第一区域I第一介质层107与第二介质层的界面出现孔洞，提高鳍式场效应管的隔离结构的电绝缘性能。
本实施例中，由于第二区域II的第一介质层107和第二区域II的鳍部102均被去除，所述第二区域II暴露出的衬底101表面面积较大，使得后续形成第二介质层的工艺窗口大，有利于后续形成致密度高的第二介质层。
在其他实施例中，在后续形成第二介质层之前，还能够保留第二区域的第二介质层，仅刻蚀去除第二区域的鳍部，相应的，去除所述第二区域的鳍部的工艺步骤包括：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，所述图形层还覆盖于第二区域的第一介质层表面；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除第二区域的鳍部。
参考图13至图14，图13为在图11基础上的示意图，图14为在图12基础上的示意图，去除所述图形层108(参考图11至图12)。
本实施例中，所述图形层108的材料为光刻胶，采用湿法去胶或灰化工艺去除所述图形层108。
在其他实施例中，所述图形层的材料为硬掩膜材料时，也能够在后续形成第二介质层的工艺过程中去除所述图形层。
参考图15至图16，图15为在图13基础上的示意图，图16为在图14基础上的示意图，在所述第二区域II暴露出的衬底101上形成第二介质层110，所述第二介质层110覆盖于第一介质层107侧壁表面，且所述第一介质层107顶部与第二介质层110顶部齐平。
在形成所述第二介质层110之前，还包括步骤：在所述第二区域II衬底101表面以及第一介质层107侧壁表面形成第二线性氧化层109，所述第二线性氧化层109还位于第一介质层107顶部表面以及硬掩膜层顶部表面。
有关线性氧化层109的作用和形成方法可参考前述第一线性氧化层105的作用和形成方法，在此不再赘述。
所述第二介质层110的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述第二介质层110的材料为氧化硅。
形成所述第二介质层110的工艺步骤包括：在所述第二区域II衬底101上形成第二介质膜，所述第二介质膜还覆盖于第一区域I第一介质层107侧壁表面，且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110，在平坦化工艺过程中，还去除位于硬掩膜层顶部表面的第二线性氧化层109。
由于第二区域II衬底101上的鳍部102和第一介质层107均被去除，因此形成第二介质膜的工艺窗口较大，有利于提高形成的第二介质膜的质量，且第二介质膜与第一介质层107之间界面性能更优良。为了进一步提高第二介质膜形成工艺的填孔能力，减小第二介质膜内的空洞，采用流动性化学气相沉积工艺形成所述第二介质膜。在采用流动性化学气相沉积工艺形成所述第二介质膜之后，对所述第二介质膜进行退火固化处理，使第二介质膜进行化学键重组，提高第二介质膜的致密度。
本实施例中，采用化学机械研磨工艺，研磨去除高于硬掩膜层顶部表面的第二介质膜，所述化学机械研磨工艺的停止位置为氮化硅层104顶部表面。在其他实施例中，在形成第二介质层之前鳍部顶部表面被暴露出来，则所述第一介质层顶部、第二介质层顶部与鳍部顶部齐平。
在其他实施例中，当第二区域的第一介质层被保留时，则第二区域衬底上除了形成有第二介质层外还形成有第一介质层。
参考图17至图18，图17为在图15基础上的示意图，图18为在图16基础上的示意图，刻蚀去除高于氧化硅层103顶部的第一介质层107和第二介质层110，且还刻蚀去除氮化硅层104(参考图15至图16)。
在进行后续的回刻蚀处理之前，先刻蚀去除高于氧化硅层103顶部表面的第一介质层107和第二介质层110，还刻蚀去除高于氧化硅层103顶部表面的第二线性氧化层109。
本实施例中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除高于氧化硅层103顶部的第一介质层107和第二介质层111，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体包括氢氟酸溶液。采用湿法刻蚀工艺去除氮化硅层104，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体包括磷酸溶液。
参考图19至图20，回刻蚀去除部分厚度的第一介质层107和第二介质层110，暴露出所述第一区域I鳍部102的部分侧壁表面。
剩余第一介质层107和剩余第二介质层110作为鳍式场效应管的隔离结构。本实施例中，在回刻蚀工艺之后，第二区域II衬底101上具有剩余第二介质层110。在其他实施例中，当形成第二介质层之前，第二区域的第一介质层被保留时，则在回刻蚀工艺之后，第二区域衬底上具有剩余第一介质层以及位于剩余第一介质层侧壁表面的剩余第二介质层。
在所述回刻蚀工艺过程中，还刻蚀去除所述氧化硅层103(参考图17及图18)，且还刻蚀去除部分厚度的第一线性氧化层105以及第二线性氧化层109，使得剩余第一线性氧化层105、剩余第二线性氧化层109、剩余第一介质层107以及剩余第二介质层110顶部齐平。所述氧化硅层103起到保护鳍部102顶部表面的作用，防止鳍部102顶部在回刻蚀工艺之前的工艺步骤中受到损伤。
采用干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法刻蚀与湿法刻蚀工艺相结合的工艺，进行所述回刻蚀工艺。
本实施例中，第一区域I上的第一介质层107表面面积小于第二区域II上第二介质层110表面面积，为了减小或避免所述回刻蚀工艺引入负载效应问题，提高剩余第二介质层110表面平坦度，避免在剩余第二介质层110表面出现凹陷(dishing)，所述回刻蚀采用的工艺为干法刻蚀工艺。在一个实施例中，采用SiCoNi刻蚀系统进行所述回刻蚀，刻蚀气体包括NH3或HF，还能够包括N2、He或Ar。在另一实施例中，还能够采用Certas刻蚀系统进行所述回刻蚀。
采用上述回刻蚀工艺，第二区域II上剩余第二介质层110表面平坦度高，剩余第二介质层110的厚度均匀性好，因此与第二区域II相邻的鳍部102之间具有较高的电绝缘性能，从而提高鳍式场效应管的电学性能和可靠性。
并且，紧挨第二区域II的第一区域I鳍部102之间的距离大于同一第一区域I相邻鳍部102之间的距离，具体的，第二区域II一侧的第一区域I中离第二区域II最近的鳍部102为第一鳍部，第二区域II另一侧的第一区域I中离第二区域II最近的鳍部102为第二鳍部，第一鳍部与第二鳍部之间的距离明显大于同一个第一区域I相邻鳍部102之间的距离。因此，衬底101上的鳍部102具有不同的图形密度，从而使衬底101获得图形稀疏区和图形稀疏区，继而获得具有不同图形密度的鳍式场效应管。
同时，本实施例中，在将第二区域II的鳍部102去除之前，衬底101上的相邻鳍部102之间的距离相同，因此形成所述鳍部102的工艺不存在负载效应问题，使得衬底101上的鳍部102的特征尺寸符合预期目标，且所述鳍部102具有良好的形貌。接着，将第二区域II鳍部102去除后在第二区域II衬底101表面形成第二介质层109，所述第二介质层109为形成鳍式场效应管的隔离结构提供工艺基础。所述第一区域I鳍部102具有良好的特征尺寸和形貌，且第一区域I鳍部102未经历具有负载效应的刻蚀工艺。因此，本实施例中，衬底101上形成了图形密度不同的鳍部102，且在形成鳍式场效应管的隔离结构之后，第一区域I鳍部102始终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。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (18)
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；
采用非选择性刻蚀工艺，刻蚀去除至少部分所述第二区域的第一介质层以及第二区域的鳍部，暴露出所述第二区域衬底表面；
在所述第二区域暴露出的衬底上形成第二介质层，所述第二介质层还覆盖于第一介质层侧壁表面，且所述第一介质层顶部与第二介质层顶部齐平；
回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层，暴露出所述第一区域鳍部的部分侧壁表面。
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，在形成所述第二介质层之前，保留所述第二区域的第一介质层。
3.如权利要求2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鳍部的工艺步骤包括：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，所述图形层还覆盖于第二区域的第一介质层表面；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除第二区域的鳍部。
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，所述非选择性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，工艺参数包括：刻蚀气体包括CF4，CF4流量为50sccm至200sccm，还向腔室内通入Ar，Ar流量为5sccm至50sccm，腔室压强为5毫托至80毫托，离子源功率200瓦至1800瓦，偏置电压200伏至800伏。
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，去除所述第二区域的第一介质层以及第二区域的鳍部的工艺步骤包括：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以及第二区域的鳍部。
6.如权利要求3或5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。
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，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。
8.如权利要求5所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述图形层的材料包括光刻胶。
9.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，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。
10.如权利要求9所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，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进行退火固化处理。
11.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，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。
12.如权利要求11所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，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，还包括对所述第二介质膜进行退火固化处理。
13.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，在回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层之前，还包括步骤：刻蚀去除高于氧化硅层顶部的第一介质层和第二介质层，且还刻蚀去除氮化硅层。
14.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，在回刻蚀去除部分厚度的第一介质层和第二介质层的工艺过程中，还刻蚀去除所述氧化硅层。
15.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，所述回刻蚀采用干法刻蚀工艺。
16.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，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。
17.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，所述衬底以及鳍部的形成工艺步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底包括第一区域和位于相邻第一区域之间的第二区域；在所述初始衬底表面形成具有开口的图形化的硬掩膜层，且第一区域上方的开口尺寸与第二区域上方的开口尺寸相同；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜刻蚀初始衬底，刻蚀后的初始衬底作为衬底，位于衬底表面的凸起作为鳍部。
18.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，在形成所述第一介质层之前，在所述衬底表面以及鳍部表面形成第一线性氧化层；在形成所述第二介质层之前，在所述第二区域衬底表面以及第一介质层侧壁表面形成第二线性氧化层。
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