一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置。所述方法包括步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干相互間隔的鰭片；步驟S2：在所述鰭片的表面上形成犧牲層，以覆蓋所述鰭片；步驟S3：選用原位水氣生成的方法在所述犧牲層的表面形成氧化物層，同時執(zhí)行原位水氣生成氧化工藝，以將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物，在所述鰭片的表面上形成柵極氧化物。本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)選用原子層沉積或者分子層沉積方法形成犧牲層，避免了鰭片的消耗和損失。(2)選用原子層沉積或者分子層沉積方法具有良好的共形性。(3)所述ISSG氧化發(fā)生在較薄的犧牲層SiN上，最終將所述SiN轉(zhuǎn)化為SiO2，而不會發(fā)生鰭片的氧化。
【專利說明】
一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高器件的性能，需要不斷縮小集成電路器件的尺寸，隨著CMOS器件尺寸的不斷縮小，促進(jìn)了三維設(shè)計如鰭片場效應(yīng)晶體管(FinFET)的發(fā)展。
[0003]相對于現(xiàn)有的平面晶體管，所述FinFET器件在溝道控制以及降低淺溝道效應(yīng)等方面具有更加優(yōu)越的性能；平面柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述溝道上方，而在FinFET中所述柵極環(huán)繞所述鰭片設(shè)置，因此能從三個面來控制靜電，在靜電控制方面的性能也更突出。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的批量生產(chǎn)中由于穩(wěn)定的紫外線極紫外光刻(extreme-ultra-v1let，EUV)的延遲，通常選用間隙壁轉(zhuǎn)移工藝(spacer transferring process)來形成FinFET的多個鰭片，然后接合CVD、CMP以及凹陷蝕刻最終形成一定高度的鰭片。
[0005]為了進(jìn)一步提高器件的性能，通常選用高K金屬柵后柵工藝，所述器件包括柵極氧化物或虛擬柵極氧化物。然而，由于選用氧作為工藝氣氛同時需要在高溫下進(jìn)行，常規(guī)的熱柵極氧化物或者高溫氧化(high-temperature oxidat1n,ΗΤ0)工藝均導(dǎo)致鰭片的消耗，而鰭片的3D結(jié)構(gòu)則會加劇所述鰭片的損失，如圖1所示。
[0006]為了提高半導(dǎo)體器件的性能和良率，需要對器件的制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括:
[0009]步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干相互間隔的鰭片；
[0010]步驟S2:在所述鰭片的表面上形成犧牲層，以覆蓋所述鰭片；
[0011]步驟S3:選用原位水氣生成的方法在所述犧牲層的表面形成氧化物層，同時執(zhí)行原位水氣生成氧化工藝，以將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物，在所述鰭片的表面上形成柵極氧化物。
[0012]可選地，在所述步驟S3中，所述原位水氣生成氧化工藝包括將等離子態(tài)的氧注入到所述犧牲層中，以形成所述氧化物。
[0013]可選地，在所述步驟S2中，所述犧牲層選用SiN。
[0014]可選地，在所述步驟S2中，選用原子層沉積或者分子層沉積的方法形成所述犧牲層。
[0015]可選地，在所述步驟S3中，所述柵極氧化物為Si02。
[0016]可選地，在所述步驟SI中，在所述半導(dǎo)體襯底上還形成有上表面在所述鰭片頂部以下的層間介電層。
[0017]可選地，所述方法還進(jìn)一步包括:
[0018]步驟S4:沉積柵極材料層，以覆蓋所述鰭片和所述柵極氧化物；
[0019]步驟S5:圖案化所述柵極材料層，以形成柵極。
[0020]可選地，所述柵極材料層選用多晶硅。
[0021]本發(fā)明提供了一種上述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。
[0022]本發(fā)明提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。
[0023]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法在形成鰭片之后在所述鰭片的表面形成犧牲層，然后執(zhí)行ISSG沉積氧化物并進(jìn)行ISSG氧化，以將所述犧牲層氧化為氧化物，形成柵極氧化物，所述方法不僅能夠得到性能較高的柵極氧化物而且還可以防止所述鰭片被氧化，進(jìn)一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025](I)選用原子層沉積或者分子層沉積方法形成犧牲層，避免了鰭片的消耗和損失。
[0026](2)選用原子層沉積或者分子層沉積方法具有良好的共形性。
[0027](3)所述ISSG氧化發(fā)生在較薄的犧牲層SiN上，最終將所述SiN轉(zhuǎn)化為S12,而不會發(fā)生鰭片的氧化。
[0028](4)所述方法和目前常規(guī)制備工藝具有良好的兼容性，工藝簡單、容易實施。
【附圖說明】
[0029]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)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0030]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件的鰭片氧化后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2a_2e為本發(fā)明的實施方式中半導(dǎo)體器件的制備過程示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明一【具體實施方式】中所述半導(dǎo)體器件的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0033]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實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。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。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0035]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至IJ”或“耦合至IJ”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0036]空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。
[0037]在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”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)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，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。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。
[0038]實施例1
[0039]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，下面結(jié)合附圖對所述方法做進(jìn)一步的說明，其中圖2a_2e為本發(fā)明的實施方式中半導(dǎo)體器件的制備過程示意圖。
[0040]首先，執(zhí)行步驟201提供半導(dǎo)體襯底201，在所述半導(dǎo)體襯底201中形成有若干鰭片 203。
[0041]具體地，如圖2a所示，所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。
[0042]然后圖案化所述半導(dǎo)體襯底，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成所述鰭片203，具體方法可以包括:在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖案化的掩膜層，例如光刻膠層，然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述半導(dǎo)體襯底，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成相互隔離的鰭片203，然后去除所述光刻膠層。
[0043]可選地，所述方法還可以進(jìn)一步包括沉積層間介電層至所述鰭片的頂部以下，以調(diào)節(jié)所述鰭片的高度，例如沉積層間介電層至所述鰭片的中間部位，以覆蓋所述鰭片203的底部，露出所述鰭片203的中間至頂部的高度，其中所述層間介電層202可以選用本領(lǐng)域常用的介電材料，并不局限于某一種。
[0044]可選地，在沉積所述層間介電層之后，還可以進(jìn)一步包括蝕刻去除所述鰭片表面形成的所述層間介電層，以露出所述鰭片。
[0045]其中所述鰭片相互間隔設(shè)置，其露出的高度以及所述鰭片的數(shù)目并不局限于某一數(shù)值范圍，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0046]執(zhí)行步驟202，在所述鰭片的表面上形成犧牲層204，以覆蓋所述鰭片203。
[0047]具體地，如圖2b所示，在露出的所述鰭片的表面沉積犧牲層204，其中所述犧牲層204選用氮化物層，例如可以選用SiN。
[0048]進(jìn)一步，選用原子層沉積或者分子層沉積的方法形成所述犧牲層，以使所述犧牲層204具有良好的共形性(conformability)。
[0049]進(jìn)一步，所述犧牲層204的厚度可以和常規(guī)柵極氧化物層的厚度大致相同，并不局限于某一數(shù)值范圍。
[0050]其中所述犧牲層204完全覆蓋所述鰭片，因此在后續(xù)的步驟中可以防止所述鰭片和含氧氣氛接觸，避免所述鰭片的氧化物消耗和損失，同時在后續(xù)的步驟中還可以進(jìn)一步將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物層，作為柵極氧化物的一部分，通過所述犧牲層204很好的保護(hù)了所述鰭片。
[0051]執(zhí)行步驟203，選用原位水氣生成的方法在所述犧牲層的表面形成氧化物層同時執(zhí)行原位水氣生成氧化工藝，以將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物，在所述鰭片上形成柵極氧化物 205。
[0052]具體地，如圖2c所示，在該步驟中，選用原位水氣生成(In-Situ SteamGenerat1n，ISSG)的方法沉積厚度較薄的一層氧化物層，覆蓋所述犧牲層204，
[0053]其中，所述ISSG工藝的反應(yīng)壓力一般為667-2000帕斯卡，反應(yīng)氣體的流量對反應(yīng)的生長速率具有較大的影響，因此可以通過流量的控制來控制生長速率，流量越大，氧化物的生長速率越快，其中氫氣不能超過35%，反應(yīng)溫度為900-1200°C。
[0054]可選地，所述氧化物為Si02。
[0055]進(jìn)一步，在ISSG工藝過程中通常還注入等離子態(tài)的N，通常稱為ISSG氮化，在本申請中將所述等離子態(tài)的N替換為等離子態(tài)氧，將等離子態(tài)的氧注入到所述犧牲層204中，以形成所述氧化物，例如，S12，結(jié)合所述ISSG生長的氧化物一起形成柵極氧化物，通過所述方法形成的柵極氧化物具有極高的性能，而且還不會消耗鰭片。
[0056]執(zhí)行步驟204，沉積柵極材料層206，以覆蓋所述鰭片203和所述柵極氧化物。
[0057]具體地，如圖2d所示，在該步驟中沉積多晶硅，以覆蓋所述鰭片203和所述柵極氧化物。
[0058]其中所述多晶硅的厚度并不局限于某一數(shù)值范圍，能夠完全能覆蓋所述鰭片的頂部即可。
[0059]執(zhí)行步驟205，圖案化所述柵極材料層，以形成柵極。
[0060]具體地，如圖2e所示，在該步驟中，在所述柵極材料層形成圖案化的掩膜層，例如光刻膠層，然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述柵極材料層，以形成柵極。
[0061]此外，還可以根據(jù)需要形成高K金屬柵極，并不局限于所述示例，在此不再贅述。
[0062]至此，完成了本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的相關(guān)步驟的介紹。在步驟205之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制造方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實現(xiàn)，此處不再贅述。
[0063]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法在形成鰭片之后在所述鰭片的表面形成犧牲層，然后執(zhí)行ISSG沉積氧化物并進(jìn)行ISSG氧化，以將所述犧牲層氧化為氧化物，形成柵極氧化物，所述方法不僅能夠得到性能較高的柵極氧化物而且還可以防止所述鰭片被氧化，進(jìn)一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。
[0064]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0065](I)選用原子層沉積或者分子層沉積方法形成犧牲層，避免了鰭片的消耗和損失。
[0066](2)選用原子層沉積或者分子層沉積方法具有良好的共形性。
[0067](3)所述ISSG氧化發(fā)生在較薄的犧牲層SiN上，最終將所述SiN轉(zhuǎn)化為S12,而不會發(fā)生鰭片的氧化。
[0068](4)所述方法和目前常規(guī)制備工藝具有良好的兼容性，工藝簡單、容易實施。
[0069]圖3為本發(fā)明一【具體實施方式】中所述半導(dǎo)體器件的制備工藝流程圖，具體包括以下步驟:
[0070]步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干相互間隔的鰭片；
[0071]步驟S2:在所述鰭片的表面上形成犧牲層，以覆蓋所述鰭片；
[0072]步驟S3:選用原位水氣生成的方法在所述犧牲層的表面形成氧化物層，同時執(zhí)行原位水氣生成氧化工藝，以將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物，在所述鰭片的表面上形成柵極氧化物。
[0073]實施例2
[0074]本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件選用實施例1所述的方法制備。通過本發(fā)明方法制備得到的半導(dǎo)體器件中所述鰭片圖案沒有因為氧化損失，其圖案具有良好的均一性和一致性，以進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的性能和良率。
[0075]實施例3
[0076]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實施例2所述的半導(dǎo)體器件。其中，半導(dǎo)體器件為實施例2所述的半導(dǎo)體器件，或根據(jù)實施例1所述的制備方法得到的半導(dǎo)體器件。
[0077]本實施例的電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、V⑶、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括所述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實施例的電子裝置，由于使用了上述的半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。
[0078]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實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。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括: 步驟S1:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干相互間隔的鰭片； 步驟S2:在所述鰭片的表面上形成犧牲層，以覆蓋所述鰭片； 步驟S3:選用原位水氣生成的方法在所述犧牲層的表面形成氧化物層，同時執(zhí)行原位水氣生成氧化工藝，以將所述犧牲層轉(zhuǎn)化為氧化物，在所述鰭片的表面上形成柵極氧化物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述原位水氣生成氧化工藝包括將等離子態(tài)的氧注入到所述犧牲層中，以形成所述氧化物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述犧牲層選用SiN。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，選用原子層沉積或者分子層沉積的方法形成所述犧牲層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述柵極氧化物為S1206.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟SI中，在所述半導(dǎo)體襯底上還形成有上表面在所述鰭片頂部以下的層間介電層。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述方法還進(jìn)一步包括: 步驟S4:沉積柵極材料層，以覆蓋所述鰭片和所述柵極氧化物； 步驟S5:圖案化所述柵極材料層，以形成柵極。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述柵極材料層選用多晶硅。9.一種基于權(quán)利要求1至8之一所述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。10.一種電子裝置，包括權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件。
【文檔編號】H01L29/78GK105826365SQ201510009275
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月8日
【發(fā)明人】趙海, 陳正領(lǐng)
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司