專利名稱：一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法，特別是涉及一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法。
背景技術(shù)：
在微電子集成電路半導(dǎo)體器件制作工藝中，隨著對器件性能的要求越來越高，需要使金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOSFET)器件尺寸縮小，并盡量避免短溝道效應(yīng)。在電路中增大鰭形場效應(yīng)晶體管(FinFET)的鰭片數(shù)量，可以使驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度增大，從而提高電路運(yùn)算速度。
為了提高集成電路中的器件密度，可以通過兩種方法獲得較小的尺寸和間距。一種方法是將用于曝光的輻射波長降低到深紫外(DUV)、遠(yuǎn)紫外(FUV)或極紫外(EUV)范圍，這種方法對執(zhí)行光刻的設(shè)備以及光致抗蝕劑的要求較高。另一種方法是通過將常規(guī)光刻工藝與刻蝕工藝結(jié)合，通過多次曝光或刻蝕來獲得較小的特征尺寸及特征間距；或者采用側(cè)壁圖像轉(zhuǎn)移(Sidewall Image Transfer, SIT)技術(shù)形成小于臨界尺寸(Critical Dimension,⑶)的線寬。側(cè)壁圖像轉(zhuǎn)移工藝提供與光刻分辨率和節(jié)距無關(guān)的高密度 器件結(jié)構(gòu)，該工藝方法在光學(xué)定義的心軸的側(cè)壁上形成隔離層，并使用隔離層作為掩膜來定義下面的層結(jié)構(gòu)，從而使器件的線寬和密度超過光刻的限制，獲得比最小光刻間距更小的鰭片間距。
通過SIT工藝形成多柵極場效應(yīng)晶體管的鰭片，其鰭片高度(Hfin)由一系列參數(shù)決定，其中起決定作用的影響因素為鰭片間距(Pfin),鰭片間距(Pfin)越窄，鰭片高度(Hfin) 越小，如圖1所示。為了節(jié)約成本，簡化工藝，同時(shí)保證器件性能，希望在半導(dǎo)體器件制作過程中獲得較高的鰭片高度(Hfin)，防止制作過程中出現(xiàn)鰭片的塌陷與脫落等問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法，特別是涉及一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括底部含Si半導(dǎo)體層、絕緣層以及頂部含Si半導(dǎo)體層；在所述半導(dǎo)體基底上形成硬掩膜；圖案化所述硬掩膜；形成鰭片；在所述絕緣層、所述鰭片和所述硬掩膜上沉積另一絕緣層；去除多余的所述另一絕緣層，使所述硬掩膜和所述鰭片的一部分暴露出來。
優(yōu)選地，其中所述半導(dǎo)體基底為絕緣體上硅。
優(yōu)選地，其中所述硬掩膜為氮化硅。
優(yōu)選地，其中圖案化所述硬掩膜的方法采用雙重圖形光刻技術(shù)、電子束曝光技術(shù)、 納米壓印技術(shù)或極紫外光刻技術(shù)中的至少一種。
優(yōu)選地，其中沉積另一絕緣層的方法采用流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積工藝、旋轉(zhuǎn)涂覆工藝或高密度等離子體工藝。
優(yōu)選地，其中采用凹陷刻蝕去除多余的所述另一絕緣層。
優(yōu)選地，其中在所述凹陷蝕刻步驟之前還包括通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述硬掩膜上部的所述另一絕緣層的步驟。
優(yōu)選地，其中去除所述另一絕緣層后，位于所述鰭片底部的被保留的另一絕緣層厚度為鰭片總高度的1/1(Γ /3。
優(yōu)選地，其中去除所述另一絕緣層后，還包括去除所述硬掩膜的步驟。
本發(fā)明涉及一種多柵極場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括底部含Si半導(dǎo)體層、位于所述底部含Si半導(dǎo)體層上的絕緣層以及部分嵌入所述絕緣層的半導(dǎo)體鰭片。
優(yōu)選地，其中部分嵌入絕緣層的半導(dǎo)體鰭片高度為半導(dǎo)體鰭片總高度的 1/10 1/3。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用SIT工藝形成的多柵極場效應(yīng)晶體管的鰭片截面圖；圖2A-2G是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制作多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法流程中各步驟的截面圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制作多柵極場效應(yīng)晶體管的工藝流程圖。
符號(hào)說明圖1110 :鰭片、120 :硬掩膜圖2200 :半導(dǎo)體基底、201 :底部含Si半導(dǎo)體層、202 :絕緣層、203 :頂部含Si半導(dǎo)體層、210:硬掩膜、220 :鰭片、230 :絕緣層、231 :絕緣層、232 :絕緣層。
具體實(shí)施方式
接下來，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出作為本發(fā)明的理想實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的橫截面圖來描述發(fā)明的實(shí)施例。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
應(yīng)當(dāng)說明的是，在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。并且，由于例如制造技術(shù)和/或容差，導(dǎo)致所示形狀變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)局限于在此所示的區(qū)的特定大小形狀，而是包括由于例如制造導(dǎo)致的形狀偏差。單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)當(dāng)說明的是，術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該規(guī)格書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。
首先，請參照圖2A所示，提供一半導(dǎo)體基底200，該半導(dǎo)體基底為絕緣體上硅 (Silicon on insulator, SOI)基底，或者為利用沉積或生長工藝在含Si襯底上形成絕緣層和頂部半導(dǎo)體層的類SOI結(jié)構(gòu)的基底。所述半導(dǎo)體基底200包括底部含Si半導(dǎo)體層201、 絕緣層202以及頂部含Si半導(dǎo)體層203。含Si半導(dǎo)體材料的例證性例子包括S1、SiGe, SiC, SiGeCdha0 Si以及他們的多層結(jié)構(gòu)。所述絕緣層202是晶態(tài)或非晶態(tài)氧化物或氮化物。
接著，請參照圖2B，在所述半導(dǎo)體基底200上沉積硬掩膜210。硬掩膜的沉積方法例如采用化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、蒸鍍，或者通過熱處理，例如氧化或氮化，形成硬掩膜。硬掩膜包括氧化物、氮化物、氧氮化物或它們的多層組合。優(yōu)選地，所述硬掩膜210為氮化硅(SiN)材料。
接著，請參照圖2C和2D所示，通過一些工藝步驟去除一部分硬掩膜210和含Si 半導(dǎo)體層203，形成圖案化的硬掩膜210和鰭片220。所述工藝步驟為光刻工藝和刻蝕。常規(guī)光刻工藝包括在硬掩膜頂上形成光致抗蝕劑，曝光該光致抗蝕劑形成所需構(gòu)圖，并使用顯影劑使構(gòu)圖顯影。常規(guī)刻蝕工藝包括干法刻蝕和/或濕法刻蝕，將圖形從構(gòu)圖后的光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到硬掩膜和下層結(jié)構(gòu)。構(gòu)圖后的光致抗蝕劑在圖形被轉(zhuǎn)移到硬掩膜之后去除。 優(yōu)選地，本發(fā)明可以采用雙重圖形光刻技術(shù)，也可以采用電子束曝光技術(shù)、納米壓印技術(shù)或極紫外光刻技術(shù)形成圖案化的硬掩膜210并形成鰭片220。
接下來，在所述絕緣層202、鰭片220和所述硬掩膜210上沉積絕緣層230。優(yōu)選地，所述絕緣層230為二氧化硅(SiO2)材料。絕緣層230可采用流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積 (Flowable CVD, FCVD)工藝、旋轉(zhuǎn)涂覆(Spin On Dielectric, S0G)工藝或高密度等離子體(High Density Plasma, HDP)工藝,在絕緣層202和硬掩膜210上表面沉積較厚的二氧化硅材料，在鰭片220側(cè)壁上形成較薄的二氧化硅材料，如圖2E中的絕緣層231所示。絕緣層220還可以采用其它沉積工藝，形成較厚的二氧化硅層，如圖2F中的絕緣層232所示。
接下來，請參照圖2G，去除多余的鰭片220側(cè)壁和硬掩膜210上表面上的絕緣層 230，使硬掩膜210和鰭片22 0的一部分暴露出來，并保留一部分鰭片220底部的絕緣層 220。優(yōu)選地，通過凹陷(recess)刻蝕步驟去除所述絕緣層230。優(yōu)選地，當(dāng)所述絕緣層230 較厚，例如圖2F中的絕緣層232所示時(shí)，在所述凹陷蝕刻步驟之前還包括通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)去除所述硬掩膜上部的絕緣層230的步驟。優(yōu)選地，位于鰭片220底部的被保留絕緣層230厚度為鰭片220總高度的1/1(Γ /3，從而使鰭片高度(Hfin)的l/l(Tl/3嵌入底部絕緣層。優(yōu)選地，當(dāng)所述絕緣層230為二氧化硅(SiO2)材料時(shí)，采用基于氫氟酸(HF)的濕法刻蝕去除絕緣層220。最后，去除硬掩膜210。接下來制作柵極、源漏極等，形成最終的多柵極場效應(yīng)晶體管，上述工藝都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在這里不一一贅述。
如圖3所示，為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制作一種多柵極場效應(yīng)晶體管的工藝流程圖。在步驟301中，首先提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底包括底部含Si半導(dǎo)體層、絕緣層以及頂部含Si半導(dǎo)體層。在步驟302中，在所述半導(dǎo)體基底上沉積硬掩膜。在步驟303中， 通過一些步驟形成圖案化的硬掩膜，并形成鰭片。在步驟304中，在所述絕緣層、鰭片和所述硬掩膜上沉積另一絕緣層。在步驟305中，去除多余的絕緣層，使所述硬掩膜和所述鰭片的一部分暴露出來。在步驟306中，去除硬掩膜。
本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范 圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法，包括 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括底部含Si半導(dǎo)體層、絕緣層以及頂部含Si半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體基底上形成硬掩膜； 圖案化所述硬掩膜； 形成轄片； 在所述絕緣層、所述鰭片和所述硬掩膜上沉積另一絕緣層； 去除多余的所述另一絕緣層，使所述硬掩膜和所述鰭片的一部分暴露出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基底為絕緣體上硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬掩膜為氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中圖案化所述硬掩膜的方法采用雙重圖形光刻技術(shù)、電子束曝光技術(shù)、納米壓印技術(shù)或極紫外光刻技術(shù)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積另一絕緣層的方法采用流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積工藝、旋轉(zhuǎn)涂覆工藝或高密度等離子體工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采用凹陷刻蝕去除多余的所述另一絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述凹陷蝕刻步驟之前還包括通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述硬掩膜上部的所述另一絕緣層的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中去除所述另一絕緣層后，位于所述鰭片底部的被保留的另一絕緣層厚度為鰭片總高度的1/1(Γ /3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中去除所述另一絕緣層后，還包括去除所述硬掩膜的步驟。
10.一種多柵極場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括 底部含Si半導(dǎo)體層、位于所述底部含Si半導(dǎo)體層上的絕緣層以及部分嵌入所述絕緣層的半導(dǎo)體鰭片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其中部分嵌入絕緣層的半導(dǎo)體鰭片高度為半導(dǎo)體鰭片總高度的1/10~1/3。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多柵極場效應(yīng)晶體管的制作方法，首先提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底包括底部含Si半導(dǎo)體層、絕緣層以及頂部含Si半導(dǎo)體層；在所述半導(dǎo)體基底上沉積硬掩膜；通過一些步驟形成圖案化的硬掩膜，并形成鰭片；在所述絕緣層、鰭片和所述硬掩膜上沉積另一絕緣層；去除多余的絕緣層，并保留一部分鰭片底部的絕緣層；最后去除硬掩膜。本發(fā)明還提供一種多柵極場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括底部含Si半導(dǎo)體層、位于所述底部含Si半導(dǎo)體層上的絕緣層以及部分嵌入所述絕緣層的半導(dǎo)體鰭片，其中部分嵌入絕緣層的半導(dǎo)體鰭片高度為半導(dǎo)體鰭片總高度的1/10~1/3。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103021851SQ20111028074
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者洪中山 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司