FinFET器件的形成方法与流程

allin2026-09-17  14


本发明涉及半导体,尤其是涉及一种finfet器件的形成方法。


背景技术:

1、在先进的互补金属氧化物半导体(cmos)产业中,随着22nm及更小尺寸的到来,为了改善短沟道效应并提高器件的性能,鳍式场效应晶体管(fin field-effecttransistor,finfet)被广泛的采用。

2、请参照图1,finfet包括:衬底,位于衬底内的浅沟槽隔离结构130,浅沟槽隔离结构130将衬底分为nmos区域110和pmos区域120,nmos区域110和pmos区域120的衬底上均形成有多个栅极140,栅极140的上表面形成有硬掩膜层150,栅极140的侧壁上形成介质层160。在pmos区域120的栅极140之间的衬底内还形成有鳍片180。现有技术中形成鳍片180的方法是刻蚀衬底,在衬底内形成鳍片沟槽,向鳍片沟槽内填充栅多晶硅以形成鳍片180。鳍片沟槽的刻蚀深度以及鳍片180边缘到栅极的横向距离是影响finfet器件电性能的重要参数,深度的过深或过浅,横向距离的过大或过小,都会降低器件性能。

3、然而,现有技术中,在鳍片沟槽的工艺中,很难同时控制鳍片沟槽的深度和横向距离,难以找到横向刻蚀及纵向刻蚀的临界点。并且,现有技术中,鳍片沟槽采用的是干法刻蚀,由于干法刻蚀的工艺特性,鳍片沟槽不同深度的横向蚀刻量很难做到一致。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种finfet器件的形成方法,可以实现对鳍片沟槽的刻蚀深度和刻蚀宽度的精确控制,从而使得鳍片沟槽的深度和宽度都能同时达标,最终使得鳍片的高度和鳍片到栅极的横向距离能同时达标。

2、为了达到上述目的,本发明提供了一种finfet器件的形成方法,包括:

3、步骤s1:提供衬底,将所述衬底分为间隔的nmos区域和pmos区域;

4、步骤s2:在nmos区域和pmos区域的衬底上均形成多个栅极、多个硬掩膜层和介质层,多个所述栅极间隔,多个所述硬掩膜层分别位于所述栅极的表面,所述介质层覆盖部分所述nmos区域的衬底、部分pmos区域的衬底、所述硬掩膜层的表面、所述硬掩膜层的侧壁以及所述栅极的侧壁;

5、步骤s3:刻蚀所述pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在所述pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽;

6、步骤s4:使用臭氧对鳍片沟槽侧壁进行氧化,形成氧化层;

7、步骤s5:使用氢氟酸去除所述氧化层,以使得鳍片沟槽的宽度和深度均增大;

8、步骤s6:循环步骤s4和步骤s5若干次,以形成目标宽度和目标深度的鳍片沟槽;

9、步骤s7:在所述鳍片沟槽内形成鳍片。

10、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,所述衬底的材料包括硅。

11、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,步骤s1中,还包括:在所述衬底内形成浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分为nmos区域和pmos区域。

12、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,步骤s3中,干法刻蚀所述pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在所述pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽。

13、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,刻蚀所述pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在所述pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽的方法包括:

14、使用光刻胶层遮盖所述nmos区域的介质层;

15、刻蚀所述pmos区域的硬掩膜层上方的介质层、栅极之间的衬底表面的介质层以及部分衬底;

16、去除光刻胶层。

17、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,根据所述鳍片刻蚀的目标深度、介质层厚度和鳍片与栅极的横向距离计算刻蚀的深度。

18、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,刻蚀深度=鳍片刻蚀的目标深度- (介质层厚度-鳍片与栅极的横向距离)。

19、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,根据介质层厚度、鳍片与栅极的横向距离以及氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度计算氧化鳍片沟槽侧壁和去除氧化层的循环次数。

20、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,循环次数=(介质层厚度-鳍片与栅极的横向距离)/氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度。

21、可选的,所述的finfet器件的形成方法中,氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度为0.5nm~0.75nm。

22、在本发明提供的finfet器件的形成方法中,包括:步骤s1:提供衬底,将衬底分为间隔的nmos区域和pmos区域;步骤s2:在nmos区域和pmos区域的衬底上均形成多个栅极、多个硬掩膜层和介质层,多个栅极间隔,多个硬掩膜层分别位于栅极的表面,介质层覆盖部分nmos区域的衬底、部分pmos区域的衬底、硬掩膜层的表面、硬掩膜层的侧壁以及栅极的侧壁;步骤s3:刻蚀pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽;步骤s4:使用臭氧对鳍片沟槽侧壁进行氧化,形成氧化层;步骤s5:使用氢氟酸去除氧化层,以使得鳍片沟槽的宽度和深度均增大;步骤s6:循环步骤s4和步骤s5若干次,以形成目标宽度和目标深度的鳍片沟槽;步骤s7:在鳍片沟槽内形成鳍片。本发明实现了对鳍片沟槽的刻蚀深度和刻蚀宽度的精确控制,使得鳍片沟槽的深度和宽度都同时达标了,最终使得鳍片的高度和鳍片到栅极的横向距离同时达标了。



技术特征:

1.一种finfet器件的形成方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,所述衬底的材料包括硅。

3.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,步骤s1中,还包括:在所述衬底内形成浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分为nmos区域和pmos区域。

4.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,步骤s3中,干法刻蚀所述pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在所述pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽。

5.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,刻蚀所述pmos区域的栅极之间的部分衬底,以在所述pmos区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽的方法包括:

6.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,根据所述鳍片刻蚀的目标深度、介质层厚度和鳍片与栅极的横向距离计算刻蚀的深度。

7.如权利要求6所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,刻蚀深度=鳍片刻蚀的目标深度- (介质层厚度-鳍片与栅极的横向距离)。

8.如权利要求1所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,根据介质层厚度、鳍片与栅极的横向距离以及氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度计算氧化鳍片沟槽侧壁和去除氧化层的循环次数。

9.如权利要求8所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,循环次数=(介质层厚度-鳍片与栅极的横向距离)/氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度。

10.如权利要求9所述的finfet器件的形成方法,其特征在于,氧化一次鳍片沟槽侧壁损失的硅的厚度为0.5nm~0.75nm。


技术总结
本发明提供了一种FinFET器件的形成方法,包括:S1:将衬底分为间隔的NMOS区域和PMOS区域;S2:在衬底上均形成多个栅极、多个硬掩膜层和介质层,多个栅极间隔,多个硬掩膜层分别位于栅极的表面,介质层覆盖部分衬底、硬掩膜层的表面、硬掩膜层的侧壁以及栅极的侧壁;S3:刻蚀PMOS区域的栅极之间的部分衬底,以在PMOS区域的栅极之间的衬底内形成鳍片沟槽;S4:使用臭氧对鳍片沟槽侧壁进行氧化,形成氧化层;S5:使用氢氟酸去除氧化层,以使得鳍片沟槽的宽度和深度均增大;S6:循环S4和S5若干次,以形成目标宽度和深度的鳍片沟槽;S7:在鳍片沟槽内形成鳍片。

技术研发人员:胡明宇,李亮,刘晃
受保护的技术使用者:杭州积海半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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