CN108063092A - 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：在第一隔离层顶部形成具有开口的停止层，开口底部暴露出所述第二隔离层顶部；在开口侧壁上形成保护层；在保护层上形成填充满所述开口的第三隔离层，且第三隔离层的材料与所述保护层的材料不同；去除所述停止层；回刻蚀去除部分厚度的第一隔离层以及第三隔离层，回刻蚀工艺对第三隔离层的刻蚀速率大于对保护层的刻蚀速率；在所述相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构上分别形成栅极，所述栅极横跨所述第一鳍部和第二鳍部，且覆盖所述第一鳍部和第二鳍部的部分顶部和侧壁；在所述第二隔离结构上形成伪栅。本发明提高形成的第二隔离结构的性能，从而改善形成的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
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。
为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(Fin FET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和隔离层，所述隔离层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且隔离层表面低于鳍部顶部；位于隔离层表面、以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。
随着半导体器件尺寸的不断缩小，相邻鳍部之间的距离随之减小，形成位于相邻鳍部之间的隔离层的工艺难度增大，从而影响了所形成鳍式场效应晶体管的性能。
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，改善鳍式场效应管的性能。
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，所述衬底上具有多个相互平行的第一鳍部以及多个相互平行的第二鳍部，所述第二鳍部位于所述第一鳍部的延伸方向上；在相邻所述第一鳍部之间以及相邻所述第二鳍部之间形成第一隔离层，且还在所述第一鳍部与第二鳍部之间形成第二隔离层，在垂直于所述第一鳍部延伸方向上，所述第二隔离层贯穿所述第一隔离层；在所述第一隔离层顶部形成具有开口的停止层，所述开口底部暴露出所述第二隔离层顶部；在所述开口侧壁上形成保护层；在所述保护层上形成填充满所述开口的第三隔离层，且所述第三隔离层的材料与所述保护层的材料不同；去除所述停止层，暴露出所述第一隔离层顶部；回刻蚀去除部分厚度的第一隔离层以及第三隔离层，剩余第一隔离层作为相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构，所述第二隔离层、剩余第三隔离层以及保护层作为第一鳍部与第二鳍部之间的第二隔离结构，其中，所述回刻蚀工艺对所述第三隔离层的刻蚀速率大于对所述保护层的刻蚀速率；在所述相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构上分别形成栅极，所述栅极横跨所述第一鳍部和第二鳍部，且覆盖所述第一鳍部和第二鳍部的部分顶部和侧壁；在所述第二隔离结构上形成伪栅。
可选的，所述保护层的材料为氮化硅或氮化硼。
可选的，位于所述开口侧壁上的保护层的厚度为5埃～25埃。
可选的，所述回刻蚀工艺为各向同性刻蚀工艺。
可选的，采用SiCoNi刻蚀工艺进行所述回刻蚀。
可选的，在所述回刻蚀之后，所述保护层顶部与剩余第三隔离层顶部齐平。
可选的，在所述回刻蚀之后，所述保护层顶部高于剩余第三隔离层顶部，所述保护层顶部与所述剩余第三隔离层顶部之间的距离小于等于10埃。
可选的，在形成所述第三隔离层之前，所述保护层仅位于所述开口侧壁上；形成所述保护层的工艺步骤包括：在所述开口底部和侧壁上以及所述停止层顶部上形成保护膜；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于所述停止层顶部以及开口底部的保护膜，形成位于所述开口侧壁上的保护层。
可选的，在形成所述第三隔离层之前，所述保护层还位于所述开口底部以及停止层顶部；形成所述保护层的方法为：在所述开口底部和侧壁、以及所述停止层顶部形成保护层。
可选的，形成所述第三隔离层的工艺步骤包括：在所述保护层上形成填充满所述开口的隔离膜，所述隔离膜还位于所述停止层顶部上；对所述隔离膜进行平坦化处理，去除高于所述停止层顶部的隔离膜，形成所述第三隔离层。
可选的，所述平坦化处理的停止位置为直至暴露出所述停止层顶部上的保护层表面；在去除所述停止层之前，还包括：刻蚀去除位于所述停止层顶部上的保护层，暴露出所述停止层顶部。
可选的，在刻蚀去除位于所述停止层顶部上的保护层的同时，还刻蚀去除位于所述开口侧壁上的部分保护层。
可选的，所述平坦化处理的停止位置直至暴露出所述停止层顶部；在对所述隔离膜进行平坦化处理过程中，还去除位于所述停止层顶部上的保护层。
可选的，形成所述停止层的工艺步骤包括：在所述第一隔离层顶部以及第二隔离层顶部形成停止膜；在所述停止膜上形成图形层；以所述图形层为掩膜，刻蚀所述停止膜直至暴露出所述第二隔离层顶部；去除所述图形层。
可选的，在暴露出所述第二隔离层顶部之后，还对暴露出的第二隔离层顶部进行过刻蚀。
可选的，在沿所述第一鳍部延伸方向上，所述开口底部尺寸大于或等于所述第二隔离层顶部尺寸。
可选的，形成所述衬底、第一鳍部以及第二鳍部的工艺步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底上具有多个平行排列的初始鳍部；刻蚀所述初始鳍部形成所述第一鳍部以及第二鳍部，刻蚀后的初始衬底以及初始鳍部作为所述衬底、以及位于所述衬底上的所述第一鳍部以及所述第二鳍部。
可选的，在形成所述栅极之后，还包括步骤：在所述栅极两侧的第一鳍部以及第二鳍部内形成源漏掺杂区，且所述源漏掺杂区底部高于所述第二隔离结构底部。
可选的，在形成所述停止层之前，所述第一隔离层顶部、第二隔离层顶部与所述第一鳍部顶部以及第二鳍部顶部齐平。
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，在形成第三隔离层之前，在开口侧壁上形成保护层，所述保护层在回刻蚀第三隔离层以及第一隔离层的工艺过程中起到保护作用，避免对第三隔离层侧壁造成刻蚀损伤；且所述保护层定义出第二隔离结构的边界，由于回刻蚀对保护层的刻蚀速率小，因此形成的第二隔离结构的边界位置符合工艺需求，防止第二隔离结构的宽度尺寸减小，因此在所述第二隔离结构上形成的伪栅稳定性好，避免所述伪栅与第一鳍部或者第二鳍部相接触，从而改善伪栅起到的电隔离效果，提高形成的鳍式场效应管的电学性能。
可选方案中，在回刻蚀之后，所述保护层顶部高于剩余第三隔离层顶部，且保护层顶部与所述剩余第三隔离层顶部之间的距离小于或等于10埃，防止高于剩余第三隔离层顶部的保护层发生坍塌。
附图说明
图1至图4示出了一种鳍式场效应管形成方法中各个步骤对应的示意图；
图5至图21为本发明一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中鳍式场效应管存在性能问题。
现结合一种鳍式场效应管的形成过程分析对性能问题的原因：参考图1至图4，示出了一种鳍式场效应管形成方法中各个步骤对应的示意图。
如图1所示，形成衬底10，所述衬底10上具有沿第一方向排列的多个第一鳍部11和多个第二鳍部12；所述第一鳍部11和所述第二鳍部12沿所述第一方向延伸；所述多个第一鳍部11和所述多个第二鳍部12分别沿第二方向平行设置，所述第二方向和所述第二方向相垂直；所述第一鳍部11和所述第二鳍部之间填充有隔离层，位于第一鳍部11和第二鳍部12之间的隔离层为第一隔离结构13a，位于相邻第一鳍部11或者相邻第二鳍部12之间的隔离层为第二隔离结构13b。
结合参考图2，形成位于所述第一隔离结构13a顶部上的牺牲层14，所述牺牲层14覆盖所述第一隔离结构13a的顶部表面，且所述牺牲层14的顶部表面高于所述第二隔离结构13b的顶部表面。
参考图3，回刻所述牺牲层14和所述第二隔离结构13b，使所述第二隔离结构13b的顶部表面低于所述第一鳍部11和所述第二鳍部12的顶部表面，露出所述第一鳍部11和所述第二鳍部12的部分侧壁。
参考图4，在所述第一隔离结构13a上形成伪栅15a，在所述第一鳍部11和所述第二鳍部12上形成栅极。
回刻所述第二隔离结构13b的步骤用于减小所述第二隔离结构13b在垂直衬底10表面方向上的尺寸，以露出所述第一鳍部11和所述第二鳍部12的侧壁。
所述第二隔离结构13b在垂直衬底10表面方向上的尺寸的减小，不仅露出了所述第一鳍部11和所述第二鳍部12的侧壁，还露出了所述第一隔离结构13a的侧壁。
现有技术中，回刻所述牺牲层14和所述第二隔离结构13b的步骤中，所述回刻的步骤通常采用各向同性刻蚀的方式进行。因此所述第一隔离结构13a的侧壁也会在回刻的过程中被刻蚀，从而使所述第一隔离结构13a沿第一方向的尺寸变小。
所述第一隔离结构13a沿第一方向尺寸的变小会在第一隔离结构13a与所述第一鳍部11、所述第二鳍部12之间形成间隙16。所述间隙16的形成会影响后续在所述第一隔离结构13a上形成伪栅15a的稳定性，也会降低后续在所述第一鳍部11和所述第二鳍部12内形成源区或漏区的性能，从而造成所形成鳍式场效应晶体管性能的降低。
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，所述衬底上具有多个相互平行的第一鳍部以及多个相互平行的第二鳍部，所述第二鳍部位于所述第一鳍部的延伸方向上；在相邻所述第一鳍部之间以及相邻所述第二鳍部之间形成第一隔离层，且还在所述第一鳍部与第二鳍部之间形成第二隔离层，在垂直于所述第一鳍部延伸方向上，所述第二隔离层贯穿所述第一隔离层；在所述第一隔离层顶部形成具有开口的停止层，所述开口底部暴露出所述第二隔离层顶部；在所述开口侧壁上形成保护层；在所述保护层上形成填充满所述开口的第三隔离层，且所述第三隔离层的材料与所述保护层的材料不同；去除所述停止层，暴露出所述第一隔离层顶部；回刻蚀去除部分厚度的第一隔离层以及第三隔离层，剩余第一隔离层作为相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构，所述第二隔离层、剩余第三隔离层以及保护层作为第一鳍部与第二鳍部之间的第二隔离结构，其中，所述回刻蚀工艺对所述第三隔离层的刻蚀速率大于对所述保护层的刻蚀速率；在所述相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构上分别形成栅极，所述栅极横跨所述第一鳍部和第二鳍部，且覆盖所述第一鳍部和第二鳍部的部分顶部和侧壁；在所述第二隔离结构上形成伪栅。
本发明在形成第三隔离层之前，在开口侧壁上形成保护层，所述保护层在回刻蚀第三隔离层以及第一隔离层的工艺过程中起到保护作用，避免对第三隔离层侧壁造成刻蚀损伤；且所述保护层定义出第二隔离结构的边界，由于回刻蚀对保护层的刻蚀速率小，因此形成的第二隔离结构的边界位置符合工艺需求，防止第二隔离结构的宽度尺寸减小，因此在所述第二隔离结构上形成的伪栅稳定性好，避免所述伪栅与第一鳍部或者第二鳍部相接触，从而改善伪栅起到的电隔离效果，提高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5至图21为本发明一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的结构示意图。
参考图5至图8，提供衬底101，所述衬底101上具有多个相互平行的第一鳍部112以及多个相互平行的第二鳍部122，所述第二鳍部122位于所述第一鳍部112的延伸方向上，且所述第一鳍部112与所述第二鳍部122之间的衬底101表面高于相互平行的第一鳍部112之间的衬底101表面。
也可以认为，所述第一鳍部112与第二鳍部122之间的衬底101表面高于相互平行的第二鳍部122之间的衬底101表面。
所述衬底101用于提供工艺操作平台，所述第一鳍部112和第二鳍部122用于形成鳍式场效应管，所述第一鳍部112和所述第二鳍部122沿鳍部延伸方向排列。
需要说明的是，本实施例中，所述衬底101上具有多个所述第一鳍部112和多个所述第二鳍部122，且相邻的所述第一鳍部112之间平行设置，相邻的所述第二鳍部122之间平行设置。
以下将结合附图对第一鳍部112以及第二鳍部122的形成过程进行详细说明。
参考图5及图6，图5为立体结构示意图，图6为图5中沿AA1方向的剖面结构示意图，提供初始衬底100，凸出于所述初始衬底100上的多个平行排列的初始鳍部102。
本实施例中，所述分立的初始鳍部102在初始衬底100上平行排列，其中，所述AA1方向与所述初始鳍部102延伸方向一致。
所述初始衬底100后续作为衬底的一部分。所述初始鳍部102为后续形成第一鳍部以及第二鳍部提供工艺基础，此外，后续在刻蚀形成第一鳍部以及第二鳍部之后，位于第一鳍部以及第二鳍部下方的初始鳍部102还作为衬底的一部分。
所述初始衬底100的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或者镓化铟；所述初始鳍部102的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或者镓化铟。
本实施例中，所述初始衬底100的材料与初始鳍部102的材料相同；所述初始衬底100的材料为硅，所述初始鳍部102的材料为硅。
本实施例中，所述初始鳍部102顶部还具有硬掩膜层103，所述硬掩膜层103为形成所述初始鳍部102的掩膜。所述硬掩膜层103的材料为氮化硅或氮化硼。
在形成所述初始鳍部102之后，保留位于所述初始鳍部102顶部的硬掩膜层103，在后续刻蚀所述初始鳍部102形成第一鳍部以及第二鳍部的过程中，所述硬掩膜层103还可以起到刻蚀掩膜的作用，此外，所述硬掩膜层103还可以对初始鳍部102顶部表面起到保护作用，使得后续形成的第一鳍部以及第二鳍部具有良好的顶部表面性能。
需要说明的是，在其他实施例中，在形成所述初始鳍部之后也可以去除所述硬掩膜层。
参考图7，图7为在图6基础上的结构示意图，在所述初始鳍部102上形成图形化的光刻胶层106。
所述图形化的光刻胶层106定义出后续形成的第一鳍部以及第二鳍部的位置和尺寸。本实施例中，由于所述初始鳍部102顶部具有硬掩膜层103，所述图形化的光刻胶层106位于所述硬掩膜层103上。
为了减少形成图形化的光刻胶层106过程中的光反射，提高形成的图形化的光刻胶层106的位置精确度和形貌精确度，在形成所述图形化的光刻胶层106之前，还在所述初始鳍部102以及初始衬底100上形成有机旋转涂覆层104(ODL，Organic DielectricLayer)，所述有机旋转涂覆层104顶部高于初始鳍部102顶部，且还可以在所述有机旋转涂覆层104上形成底部抗反射涂层105(BARC，Bottom anti-Reflective Coating)，所述图形化的光刻胶层106暴露出部分底部抗反射涂层105表面。
参考图8，以所述图形化的光刻胶层106(参考图7)为掩膜，刻蚀所述初始鳍部102(参考图7)形成所述第一鳍部112以及第二鳍部122，从而形成衬底101以及位于所述衬底101上的第一鳍部112以及第二鳍部122。
本实施例中，刻蚀去除部分厚度的所述初始鳍部102，在所述初始鳍部102的基础上形成所述第一鳍部112以及第二鳍部112。
刻蚀后的所述初始衬底100以及初始鳍部102作为所述衬底101、以及位于所述衬底101上的所述第一鳍部112以及所述第二鳍部122。其中，除所述初始衬底100作为所述衬底101的一部分外，低于所述第一鳍部112以及第二鳍部122的初始鳍部102也作为所述衬底101的一部分。本实施例中，所述第一鳍部112与第二鳍部122之间的衬底101表面高于所述相互平行的第一鳍部112之间的衬底101表面，所述第一鳍部112与第二鳍部122之间的衬底101表面还高于所述相互平行的第二鳍部122之间的衬底101表面。
需要说明的是，在其他实施例中，所述第一鳍部与第二鳍部之间的衬底表面还可以与相互平行的第一鳍部之间的衬底表面齐平；相应的，刻蚀全部厚度的所述初始鳍部。或者，所述第一鳍部与第二鳍部之间的衬底表面低于相互平行的第一鳍部之间的衬底表面；相应的，刻蚀全部厚度的所述初始鳍部，且还刻蚀部分厚度的初始衬底。
本实施例中，所述第一鳍部112以及第二鳍部122具有倾斜的侧壁表面，所述第一鳍部112的顶部尺寸小于所述第一鳍部112的底部尺寸，所述第二鳍部122的顶部尺寸小于所述第二鳍部122的底部尺寸。在其他实施例中，所述第一鳍部侧壁以及第二鳍部侧壁还可以垂直于所述衬底表面，相应的，所述第一鳍部顶部尺寸等于第一鳍部底部尺寸，所述第二鳍部顶部尺寸等于第二鳍部底部尺寸。
本实施例中，在刻蚀所述初始鳍部102之前，还刻蚀所述图形化的光刻胶层106暴露出的底部抗反射涂层105以及有机旋转涂覆层104。
在形成所述第一鳍部112以及第二鳍部122之后，去除所述底部抗反射涂层105以及有机旋转涂覆层104。需要说明的是，在其他实施例中，还可以在以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层直至暴露出初始鳍部顶部表面之后、刻蚀初始鳍部之前，去除所述图形化的光刻胶层，还去除所述底部抗反射涂层以及有机旋转涂覆层。
此外，本实施例中，在形成所述第一鳍部112以及第二鳍部122之后，保留位于所述第一鳍部112以及第二鳍部122顶部的硬掩膜层103，使得在后续的工艺步骤中，所述硬掩膜层103可以为第一鳍部112以及第二鳍部122提供保护作用。
参考图9至图11，图9为立体结构示意图，图10为图9中沿AA1方向的剖面结构示意图，图11为图9中沿BB1方向的剖面结构示意图，在相邻所述第一鳍部112之间以及相邻所述第二鳍部122之间形成第一隔离层201，且还在所述第一鳍部112与第二鳍部122之间形成第二隔离层202，在垂直于所述第一鳍部112延伸方向上，所述第二隔离层202贯穿所述第一隔离层201。
所述第一隔离层201顶部、第二隔离层202顶部与所述第一鳍部112顶部以及第二鳍部122顶部齐平。
所述第一隔离层201为后续形成位于相邻第一鳍部112之间的第一隔离结构、以及位于相邻第二鳍部122之间的第一隔离结构提供工艺基础；所述第一隔离结构用于实现相邻第一鳍部112之间的电隔离，还用于实现相邻第二鳍部122之间的电隔离。所述第二隔离层202为后续形成位于第一鳍部112与第二鳍部122之间的第二隔离结构提供工艺基础；所述第二隔离结构用于实现第一鳍部112与第二鳍部122之间的电隔离。
在垂直于所述第一鳍部112延伸方向上，所述第二隔离层202贯穿所述第一隔离层201，也可以认为，所述第二隔离层202不仅位于所述第一鳍部112与第二鳍部122之间，还位于相邻第一鳍部112之间的第一隔离层201与相邻第二鳍部122之间的第一隔离层201之间。
本实施例中，在同一道工艺步骤中，形成所述第一隔离层201以及第二隔离层202；所述第一隔离层201的材料与所述第二隔离层202的材料相同。
本实施例中，所述第一隔离层201的材料为氧化硅，所述第二隔离层202的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述第一隔离层的材料还可以选自氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料(介电常数大于或等于2.5、小于3.9)或超低K介质材料(介电常数小于2.5)中的一种或多种组合；所述第二隔离层的材料也可以选自氮化硅、氮氧化硅、低K介质材料中的一种或多种组合。
形成所述第一隔离层201以及第二隔离层202的步骤包括：向相邻所述第一鳍部112和相邻第二鳍部122以及所述第一鳍部112和所述第二鳍部122之间填充介质材料，形成介质材料层，所述介质材料层的顶部表面高于所述第一鳍部112和所述第二鳍部122的顶部表面；对所述介质材料层进行平坦化处理，所述平坦化处理至露出所述第一鳍部112和所述第二鳍部122的顶部表面停止，在相邻所述第一鳍部112之间、相邻所述第二鳍部122之间形成第一隔离层201，在所述第一鳍部112与第二鳍部122之间形成第二隔离层202，且在垂直于所述第一鳍部112延伸方向上，所述第二隔离层202贯穿所述第一隔离层201。
具体的，为了使所述介质材料层充分填充，减少所述介质材料层内孔洞的产生，所述介质材料层可以通过化学气相沉积(例如，流体化学气相沉积)的方式形成；所述平坦化处理可以通过化学机械研磨的方式进行。
需要说明的是，本实施例中，由于在形成所述第一隔离层201与第二隔离层202之前，所述第一鳍部112顶部以及第二鳍部122顶部还具有硬掩膜层103(参考图8)，因此前述的对介质材料层进行的平坦化处理还去除所述硬掩膜层103。
如无特别说明，后续工艺步骤中提供的示意图均为在图10基础上的结构示意图。
参考图12至图13，在所述第一隔离层201顶部形成具有开口203的停止层204，所述开口203底部暴露出所述第二隔离层202顶部。
所述停止层204在后续工艺中起到标示工艺停止的作用；且后续还会在所述开口203内填充第三隔离层，为后续形成具有高度差的第一隔离结构和第二隔离结构提供工艺基础。
本实施例中，所述停止层204的材料为氮化硅。在其他实施例中，所述停止层的材料还可以为氮氧化硅、碳氮氧化硅或氮化硼。
以下将结合附图对所述停止层204的形成步骤进行说明。
参考图12，在所述第一鳍部112顶部、第二鳍部122顶部、第一隔离层201顶部以及第二隔离层202顶部形成停止膜205。
本实施例中，所述停止膜205的材料为氮化硅；可以采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺，在所述第一鳍部112顶部、第二鳍部122顶部、第一隔离层201顶部以及第二隔离层202顶部形成所述停止膜205。
所述停止膜205的厚度等于后续形成的停止层204的厚度。所述停止膜205的厚度不宜过薄，也不宜过厚。如果所述停止膜205的厚度过薄，则后续形成的开口深度过小，相应后续形成的第三隔离层的厚度过薄，在后续的刻蚀工艺中容易造成第三隔离层被全部去除；如果所述停止膜205的厚度过厚，则容易造成材料浪费或者增加工艺难度的问题。
为此，本实施例中，所述停止膜205的厚度为10nm～100nm，例如为10nm、30nm、50nm、70nm、100nm。
继续参考图12，在所述停止膜205上形成具有预开口207的图形层206，所述预开口207位于所述第二隔离层202上方。
本实施例中，所述图形层206的材料为光刻胶膜。
参考图13，以所述图形层206为掩膜，刻蚀所述预开口207下方的停止膜205，直至暴露出第二隔离层202顶部，在所述第一隔离层201上形成具有所述开口203的停止层204。
本实施例中，采用干法刻蚀工艺，刻蚀所述停止膜205。且为了保证所述开口203暴露出第二隔离层202，在刻蚀所述停止膜205的工艺过程中还可以对第二隔离层202顶部进行过刻蚀，使得所述开口203底部位于所述第二隔离层202内。
本实施例中，在沿所述第一鳍部112延伸方向上，所述开口203的宽度尺寸大于所述第二隔离层202顶部尺寸，所述开口除暴露出第二隔离层202顶部外，还暴露出紧挨所述第二隔离层202的第一鳍部112部分顶部以及第二鳍部122部分顶部。在其他实施例中，在沿所述第一鳍部延伸方向上，所述开口的宽度尺寸还可以等于所述第二隔离层顶部尺寸。
在刻蚀形成所述具有开口203的停止层204之后，采用灰化工艺或者湿法去胶工艺，去除所述图形层206。
参考图14，在所述开口203侧壁上形成保护层208。
位于所述开口203侧壁上的保护层208起到定义后续形成的第二隔离结构侧壁位置的作用。
本实施例中，所述保护层208的材料与前述形成的第一隔离层201材料不同，且与后续形成的第三隔离层的材料也不相同。因此，后续在刻蚀所述第三隔离层以及第一隔离层201时，所述刻蚀工艺对第三隔离层与保护层208之间具有较高的刻蚀选择比，避免对保护层208造成刻蚀，从而保证后续形成的第二隔离结构侧壁不偏移，使得形成的第二隔离结构的宽度尺寸符合工艺需求。
为了防止后续去除所述停止层204的工艺对所述保护层208造成损伤，所述保护层208的材料与所述停止层204的材料不同。
本实施例中，所述保护层208的材料为氮化铝。在其他实施例中，所述保护层的材料还可以为氮化硼或碳氮化硅。
位于所述开口203侧壁上的保护层208的厚度不宜过薄，也不宜过厚。如果所述保护层208的过薄，在后续刻蚀第三隔离层的工艺过程中，所述保护层208容易被消耗，且所述保护层208过薄还容易造成保护层208坍塌的问题；如果所述保护层208的厚度过厚，则所述保护层208占据开口203的体积较大，相应的所述第三隔离层占据开口203的体积过小，可能造成后续形成的第二隔离结构的高度过高的问题。
为此，本实施例中，位于所述开口203侧壁上的保护层208的厚度为5埃～25埃。
本实施例中，为了减少形成所述保护层208的工艺步骤，采用沉积工艺形成所述保护层208，所述保护层208还位于所述开口203底部以及停止层204顶部；形成所述保护层208的方法为：在所述开口203底部和侧壁。以及所述停止层204顶部形成保护层208。
参考图15至图16，在所述保护层208上形成填充满所述开口203(参考图14)的第三隔离层210，且所述第三隔离层210的材料与所述保护层208的材料不同。
以下将结合附图对本实施例中形成第三隔离层210的工艺步骤进行详细说明。
参考图15，在所述保护层208上形成填充满所述开口203的隔离膜209，所述隔离膜209还位于所述停止层204顶部上。
所述隔离膜209为后续形成第三隔离层提供工艺基础。所述隔离膜209的材料与所述保护层208的材料不同。本实施例中，所述隔离膜209的材料与第一隔离层201以及第二隔离层202的材料相同。
本实施例中，所述隔离膜209的材料为氧化硅。
参考图16，对所述隔离膜209(参考图15)进行平坦化处理，在所述保护层208上形成填充满所述开口203的第三隔离层210，且所述第三隔离层210的材料与所述保护层208的材料不同。
所述第三隔离层210的材料与第一隔离层201的材料以及第二隔离层202的材料相同。本实施例中，所述第三隔离层210的材料为氧化硅。
本实施例中，所述平坦化处理的停止位置为直至暴露出所述停止层204顶部上的保护层208表面。采用化学机械抛光工艺，去除高于所述停止层204顶部的隔离膜209。
由于后续会去除所述停止层204，因此在去除所述停止层204之前，还包括：刻蚀去除位于所述停止层204顶部上的保护层208，暴露出所述停止层204顶部。本实施例中，采用干法刻蚀工艺，刻蚀去除位于所述停止层顶部上的保护层208。
并且，为了保证所述停止层204顶部被暴露出来，对所述保护层208进行过刻蚀，在刻蚀去除位于所述停止层204顶部上的保护层208的同时，还刻蚀去除位于所述开口203侧壁上的部分保护层208。其好处还包括：由于所述开口203侧壁上的保护层208顶部高度变矮，使得后续形成的第二隔离结构中，凸出于剩余第三隔离层顶部的保护层208的高度较低，防止由于凸出于剩余第三隔离层顶部的保护层208高度过高而造成的保护层208坍塌的问题。
需要说明的是，在其他实施例中，所述平坦化处理的停止位置为直至暴露出停止层顶部；在对所述隔离膜进行平坦化处理过程中，还去除位于所述停止层顶部上的隔离膜，所述平坦化处理工艺暴露出所述停止层顶部。因此，在所述平坦化处理之后所述停止层顶部表面被暴露出来，后续可以直接去除所述暴露出的停止层，从而暴露出第一隔离层顶部。
参考图17，去除所述停止层204(参考图16)，暴露出所述第一隔离层201(结合参考图9)顶部。
采用湿法刻蚀工艺，刻蚀去除所述停止层204，从而避免刻蚀去除所述停止层204对第一鳍部112或第二鳍部122造成刻蚀损伤。
本实施例中，所述停止层204的材料为氮化硅，采用磷酸溶液，刻蚀去除所述停止层204。
参考图18及图19，图19为在图11基础上的示意图，回刻蚀去除部分厚度的第一隔离层201(参考图11)以及第三隔离层210，剩余第一隔离层201作为相邻第一鳍部112之间以及相邻第二鳍部122之间的第一隔离结构211，所述第二隔离层202以及剩余第三隔离层210作为第一鳍部112与第二鳍部122之间的第二隔离结构212。
在垂直于所述第一鳍部112延伸方向上，所述第二隔离结构212贯穿所述第一隔离结构211；也可以认为，所述第二隔离结构212将位于所述第一鳍部112之间的第一隔离结构211以及位于所述第二鳍部122之间的第一隔离结构211隔离开。
所述回刻蚀工艺对所述第三隔离层210的刻蚀速率大于对所述保护层208的刻蚀速率。
在所述回刻蚀工艺过程中，所述第一鳍部112顶部以及第二鳍部122顶部暴露在所述回刻蚀工艺环境中，为了避免所述第一鳍部112顶部或者第二鳍部122顶部受到不必要的刻蚀损伤，所述回刻蚀工艺为各向同性刻蚀工艺。
所述保护层208也为所述第二隔离结构212的一部分，且起到定义所述第二隔离结构212边界位置的作用。
本实施例中，在所述回刻蚀工艺过程中，所述第三隔离层210侧壁受到保护层208的保护，因此避免了所述回刻蚀工艺对第三隔离层210侧壁造成刻蚀；此外，由于所述回刻蚀工艺对所述保护层208的刻蚀速率小，因此在所述回刻蚀工艺过程中，所述保护层208不会被消耗。此外，由于所述保护层208起到定义所述第二隔离结构212边界位置的作用，因此本实施例中，所述第二隔离结构212的边界位置符合工艺需求，且避免了第二隔离结构212宽度尺寸变小的问题。
本实施例中，采用SiCoNi刻蚀工艺进行所述回刻蚀。
本实施例中，在所述回刻蚀之后，所述保护层208顶部高于剩余第三隔离层210顶部。如果所述保护层208顶部与剩余第三隔离层210顶部之间的距离过大，则所述高于剩余第三隔离层210顶部的保护层208受到的支撑作用有限，所述高于剩余第三隔离层210顶部的保护层208易坍塌。为此，在所述回刻蚀之后，所述保护层208顶部与剩余第三隔离层210之间的距离小于或等于10埃。
需要说明的是，在其他实施例中，在所述回刻蚀之后，所述保护层顶部还可以与剩余第三隔离层顶部齐平，或者，所述保护层顶部还可以低于所述剩余第三隔离层顶部。
还需要说明的是，在其他实施例中，在前述形成第三隔离层之前，所述保护层还可以仅位于所述开口侧壁上；形成所述保护层的工艺步骤包括：在所述开口底部和侧壁上以及所述停止层顶部上形成保护膜；采用无掩膜可会死工艺，刻蚀去除位于所述停止层顶部以及开口底部的保护膜，形成位于所述开口侧壁上的保护层。相应的，形成所述第三隔离层的工艺步骤包括：在所述保护层上以及开口底部上形成填充满所述开口的隔离膜，所述隔离膜顶部高于停止层顶部；对所述隔离膜进行平坦化处理，去除高于所述停止层顶部的隔离膜，在所述保护层上形成填充满所述开口的第三隔离层。在形成所述第三隔离层之后，去除所述停止层，暴露出所述第一隔离层顶部。
参考图20及图21，图20为在图18基础上的结构示意图，图21为在图9基础上的结构示意图，在所述相邻第一鳍部112之间以及相邻第二鳍部122之间的第一隔离结构211上分别形成栅极301，所述栅极301横跨所述第一鳍部112和第二鳍部122，且覆盖所述第一鳍部112和第二鳍部122的部分顶部侧壁；在所述第二隔离结构212上形成伪栅302。
所述伪栅302不仅位于剩余第三隔离层210顶部上外，还可以位于保护层208顶部上。
由于在回刻蚀形成第一隔离结构211的过程中，所述第二隔离结构212受到保护层208的保护作用，防止所述第二隔离结构212的宽度尺寸减小，避免第二隔离结构212的侧壁受到损伤；进而有效的提高了所述第二隔离结构212上形成的伪栅302的稳定性，避免伪栅302与第一鳍部112或者第二鳍部122相接触，使得第二隔离结构212具有优良的电学隔离的效果，保证第一鳍部112内的源漏掺杂区与第二鳍部122内的源漏掺杂区之间具有优良的电隔离效果。
本实施例中，在同一道工艺步骤中，形成所述栅极301以及伪栅302，且所述伪栅302的材料与所述栅极301的材料相同。
具体地，形成所述栅极301以及伪栅302的工艺过程包括：在所述第一鳍部112、第二鳍部122、第一隔离结构211以及第二隔离结构212上形成栅极材料层；图形化所述栅极材料层，形成所述栅极301以及所述伪栅302。
需要说明的是，本实施例中，所述伪栅302为单扩散阻挡(SDB，Single DiffusionBreak)工艺中的伪栅，用于实现后续在所述第一鳍部112和第二鳍部122内所形成的源漏掺杂区之间的隔离，避免所述第一鳍部112和第二鳍部122内所形成的源漏掺杂区之间出现桥连问题。
在形成所述栅极301之后，还包括步骤：在所述栅极301两侧的第一鳍部112以及第二鳍部122内形成源漏掺杂区，且所述源漏掺杂区底部高于所述第二隔离结构212底部。
本发明中，由于在所述第三隔离层侧壁上形成有保护层，在回刻蚀所述第三隔离层以及第一隔离层的工艺过程中，所述保护层对所述第三隔离层侧壁起到保护作用，且所述回刻蚀对保护层的刻蚀速率小。所述保护层起到定义所述第二隔离结构边界位置的作用，避免了第二隔离结构边界偏移的问题，使得所述第二隔离结构侧壁具有良好形貌且所述第二隔离结构宽度尺寸符合工艺需求，进而提高在所述第二隔离结构上形成伪栅的稳定性，使得所述伪栅起到的电隔离效果好。
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 (20)
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，所述衬底上具有多个相互平行的第一鳍部以及多个相互平行的第二鳍部，所述第二鳍部位于所述第一鳍部的延伸方向上；
在相邻所述第一鳍部之间以及相邻所述第二鳍部之间形成第一隔离层，且还在所述第一鳍部与第二鳍部之间形成第二隔离层，在垂直于所述第一鳍部延伸方向上，所述第二隔离层贯穿所述第一隔离层；
在所述第一隔离层顶部形成具有开口的停止层，所述开口底部暴露出所述第二隔离层顶部；
在所述开口侧壁上形成保护层；
在所述保护层上形成填充满所述开口的第三隔离层，且所述第三隔离层的材料与所述保护层的材料不同；
去除所述停止层，暴露出所述第一隔离层顶部；
回刻蚀去除部分厚度的第一隔离层以及第三隔离层，剩余第一隔离层作为相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构，所述第二隔离层、剩余第三隔离层以及保护层作为第一鳍部与第二鳍部之间的第二隔离结构，其中，所述回刻蚀工艺对所述第三隔离层的刻蚀速率大于对所述保护层的刻蚀速率；
在所述相邻第一鳍部之间以及相邻第二鳍部之间的第一隔离结构上分别形成栅极，所述栅极横跨所述第一鳍部和第二鳍部，且覆盖所述第一鳍部和第二鳍部的部分顶部和侧壁，同时在所述第二隔离结构上形成伪栅。
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，所述保护层的材料为氮化硅或氮化硼。
3.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，位于所述开口侧壁上的保护层的厚度为5埃～25埃。
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，所述回刻蚀工艺为各向同性刻蚀工艺。
5.如权利要求1或4所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用SiCoNi刻蚀工艺进行所述回刻蚀。
6.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，在所述回刻蚀之后，所述保护层顶部与剩余第三隔离层顶部齐平。
7.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，在所述回刻蚀之后，所述保护层顶部高于剩余第三隔离层顶部，所述保护层顶部与所述剩余第三隔离层顶部之间的距离小于或等于10埃。
8.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，在形成所述第三隔离层之前，所述保护层仅位于所述开口侧壁上；形成所述保护层的工艺步骤包括：
在所述开口底部和侧壁上以及所述停止层顶部上形成保护膜；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀去除位于所述停止层顶部以及开口底部的保护膜，形成位于所述开口侧壁上的保护层。
9.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，在形成所述第三隔离层之前，所述保护层还位于所述开口底部以及停止层顶部；形成所述保护层的方法为：
在所述开口底部和侧壁、以及所述停止层顶部形成保护层。
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，形成所述第三隔离层的工艺步骤包括：在所述保护层上形成填充满所述开口的隔离膜，所述隔离膜还位于所述停止层顶部上；对所述隔离膜进行平坦化处理，去除高于所述停止层顶部的隔离膜，形成所述第三隔离层。
11.如权利要求10所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述平坦化处理的停止位置为直至暴露出所述停止层顶部上的保护层表面；在去除所述停止层之前，还包括：刻蚀去除位于所述停止层顶部上的保护层，暴露出所述停止层顶部。
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，在刻蚀去除位于所述停止层顶部上的保护层的同时，还刻蚀去除位于所述开口侧壁上的部分保护层。
13.如权利要求10所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述平坦化处理的停止位置直至暴露出所述停止层顶部；在对所述隔离膜进行平坦化处理过程中，还去除位于所述停止层顶部上的保护层。
14.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，形成所述停止层的工艺步骤包括：在所述第一隔离层顶部以及第二隔离层顶部形成停止膜；在所述停止膜上形成图形层；以所述图形层为掩膜，刻蚀所述停止膜直至暴露出所述第二隔离层顶部；去除所述图形层。
15.如权利要求13所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在暴露出所述第二隔离层顶部之后，还对暴露出的第二隔离层顶部进行过刻蚀。
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，在沿所述第一鳍部延伸方向上，所述开口底部尺寸大于或等于所述第二隔离层顶部尺寸。
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，形成所述衬底、第一鳍部以及第二鳍部的工艺步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底上具有多个平行排列的初始鳍部；刻蚀所述初始鳍部形成所述第一鳍部以及第二鳍部，刻蚀后的初始衬底以及初始鳍部作为所述衬底、以及位于所述衬底上的所述第一鳍部以及所述第二鳍部。
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，在形成所述栅极之后，还包括步骤：在所述栅极两侧的第一鳍部以及第二鳍部内形成源漏掺杂区，且所述源漏掺杂区底部高于所述第二隔离结构底部。
19.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，在形成所述停止层之前，所述第一隔离层顶部、第二隔离层顶部与所述第一鳍部顶部以及第二鳍部顶部齐平。
20.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，所述第一隔离层、第二隔离层以及第三隔离层的材料相同。
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