[发明专利]场效应晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及多鳍场效应晶体管的制作方法。

背景技术

随着半导体产业技术持续发展，半导体器件尺寸的调整成为推动集成电路制造改进的主要因素，常规的MOS场效应晶体管的结构已经无法满足器件性能的需求，因此，目前已经开发出多栅极场效应晶体管(MuGFET)这样的器件结构来解决这种技术挑战。多栅极场效应晶体管是一种具有多个栅极的MOSFET，即，沟道在多个表面上被几个栅极包围，从而能够更好地抑制漏电流，且能够增强导通状态的驱动电流，从而获得增强的器件性能。

鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅结构，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，Fin FET包括：半导体衬底1，所述半导体衬底1上形成有凸出的鳍部(Fin)4；氧化层2，覆盖所述半导体衬底1的表面以及鳍部4的侧壁的一部分；栅极结构，横跨在所述鳍部4上，覆盖所述鳍部4的顶部和侧壁，栅极结构包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极3。对于Fin FET，鳍部4与栅极结构相接触的部分构成沟道区，有利于增大驱动电流，改善器件性能。

鳍部的尺寸，包括垂直方向(鳍部高度)以及横向或水平方向(鳍部宽度)的尺寸，对于驱动电流性能、短沟道效应以及栅致漏极泄漏电流(gate-induced drain leakage，GIDL)方面都有显著影响，然而，按照目前半导体工艺来控制Fin FET器件中鳍部尺寸并且能够不断缩小该尺寸的难度较大。目前采用的定向自组装(Directed self-assembly，DSA)技术形成多鳍结构的场效应晶体管，相比较传统的光刻工艺，能够获得更小的鳍部尺寸，然而DSA技术通常只能形成具有大致相同线路/空间(line/space)架构的多鳍图形，这对于半导体工艺的实际应用是非常受限的。

如美国专利申请公开号US2010/0087664 A1公开了一种使用嵌段共聚物定向自组装的方法。

有鉴于此，需要一种多鳍场效应晶体管的制作方法，解决由于采用现有的DSA技术形成的多鳍结构，其线路/空间(line/space)架构大致相同，即鳍部的线宽与鳍部之间间距尺寸大致相同，无法满足实际生产工艺需求的问题。

发明内容

本发明提供了一种场效应晶体管的制作方法，可以根据工艺需要，调节鳍部之间间距(pitch)尺寸。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种场效应晶体管的制作方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一开口；

在所述第一开口内形成多个间隔排列的第一多鳍结构；

在所述形成有第一多鳍结构的第一开口中，填充有机物材料；

在所述有机物材料上形成光刻胶层，图形化所述光刻胶层；

以所述图形化的光刻胶层为掩膜，去除部分第一多鳍结构，形成第二多鳍结构。

可选的，所述图形化所述光刻胶层包括根据所需的第二多鳍结构的鳍部间距尺寸设定光刻胶层图形。

可选的，所述第二多鳍结构的鳍部间距尺寸相等。

可选的，所述第二多鳍结构的鳍部间距尺寸不等。

可选的，在所述第一开口内形成多个间隔排列的第一多鳍结构的方法包括：

在所述第一开口内形成自组装层；

对所述自组装层进行退火处理，形成分别呈条状的第一结构和第二结构，且所述第一结构和第二结构相互交错平行排列；

去除所述第一结构，形成具有多个第二开口的自组装层；

以所述具有多个第二开口的自组装层为掩膜，刻蚀部分所述衬底，形成多个间隔排列的第一多鳍结构。

可选的，所述自组装层材料包括聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯双嵌段共聚物，所述第一结构的材料为PMMA，所述第二结构的材料为PS。

可选的，所述退火温度为200℃以下，退火时间为4～6分钟。

可选的，所述第一结构和第二结构的宽度在10～20nm之间。

可选的，所述有机物材料为底部抗反射涂层。

可选的，所述填充有机物材料的厚度至少将衬底第一开口填满。

可选的，所述去除部分的第一多鳍结构采用干法刻蚀工艺。

可选的，所述刻蚀气体包括HCl和H₂，所述HCl的流量为150～300sccm，所述H₂的流量为15～30slm。

可选的，所述刻蚀工艺参数为：温度20～70℃，压力为2mTorr～100mTorr。