[发明专利]形成不同高度的多个鳍部的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种形成不同高度的多个鳍部的方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，高K介质层和金属栅电极得到了广泛应用，并且，通过在高k介质层和金属栅电极之间形成具有不同功函数的金属来获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸（CD，Critical Dimension）进一步下降时，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应管（Fin FET）作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

图1示出了现有技术的一种鳍式场效应管的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；第一介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；金属栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，金属栅极结构12包括位于鳍部14侧壁和表面的高K栅介质层（图中未示出）和位于高K栅介质层上的金属栅电极（图中未示出）；第二介质层（图中未示出），覆盖所述第一介质层11表面和鳍部14，第二介质层的表面与金属栅极结构12的表面齐平。

请参考图2，图2示出了采用现有技术的鳍式场效应管中包含多个鳍部101时的情况，所述多个鳍部101位于半导体衬底100表面、且距离绝缘层103表面的高度均相同。

然而，当前需要不同高度的鳍部，以满足不同器件性能的需求。例如，对于逻辑和存储器的晶体管的要求是不同的，逻辑晶体管要求较大高度的鳍部，存储器晶体管则要求相对较小高度的鳍部。

如何在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部，成为亟需解决的问题。

更多关于鳍式场效应管的形成方法，请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种形成不同高度的多个鳍部的方法，该方法能够在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部，并在鳍底部形成隔离层，有效降低了器件漏电流，提高器件的性能。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种形成不同高度的多个鳍部的方法，包括：提供包括第一区域和第二区域的半导体衬底，所述第一区域的半导体衬底表面形成有第一初始鳍部，所述第二区域的半导体衬底表面形成有第二初始鳍部，所述半导体衬底表面还形成有绝缘层，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部贯穿绝缘层厚度，且两者高度相同；形成第一保护层，所述第一保护层覆盖所述第一初始鳍部和第一区域的绝缘层表面，但暴露出第二区域的绝缘层表面；以所述第一保护层为掩膜，刻蚀第二区域中部分厚度的绝缘层，使得第二初始鳍部比第一初始鳍部高出指定高度；刻蚀第二区域的绝缘层后，去除第一保护层，并形成覆盖所述第一初始鳍部和第二初始鳍部的第二保护层；以所述第二保护层为掩膜，刻蚀所述绝缘层，并以所述第二保护层为掩膜，向暴露出的第一初始鳍部和第二初始鳍部内注入氧离子；对注入了氧离子的第一初始鳍部、第二初始鳍部进行退火处理，形成隔离层、位于第一区域的隔离层表面的第一鳍部以及位于第二区域的隔离层表面的第二鳍部，所述第二鳍部比第一鳍部高出所述指定高度。

可选地，向暴露出的第一初始鳍部和第二初始鳍部内注入氧离子时，所述注入氧离子的方向与第一初始鳍部、第二初始鳍部的侧壁呈15度-30度的角。

可选地，向暴露出的第一初始鳍部和第二初始鳍部内注入氧离子时，包括多次注入氧离子的步骤，且每注入完成一次，以半导体衬底的法线为旋转轴，将半导体衬底沿同一方向旋转10度-90度。

可选地，共包括4次注入氧离子的步骤，且每注入完成一次，将半导体衬底在水平面沿同一方向旋转90度。

可选地，所述退火处理的工艺参数为：退火温度为600摄氏度-1000摄氏度，退火时间为30分钟-90分钟。

可选地，所述隔离层的材料为氧化硅，其厚度为1500埃-3000埃。

可选地，还包括：形成覆盖所述第一初始鳍部、第二初始鳍部的硬掩膜层，所述第一保护层覆盖第一区域的硬掩膜层表面。

可选地，还包括：形成位于所述第一初始鳍部和硬掩膜层之间、以及第二初始鳍部和硬掩膜层之间的氧化层。

可选地，所述第二保护层的厚度为100埃-500埃。

可选地，所述第一保护层的材料为光刻胶，第二保护层的材料为氮化硅、氮氧化硅或氧化硅。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：