[发明专利]鳍式场效应晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，尤其是涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。

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。鳍式场效应晶体管（FinFET）结构由于其良好的截止性能、可扩展性以及与常规制造工艺的兼容性而倍受关注。

目前，鳍式场效应晶体管通常可分为两类：在绝缘体上半导体衬底（SOI）上形成的鳍式场效应晶体管，以及在体硅材料等半导体衬底上形成的鳍式场效应晶体管。与在SOI上形成的鳍式场效应晶体管相比，在体硅材料等半导体衬底上形成的鳍式场效应晶体管具有众多优点，如低成本、低体效应、低反向偏置效应和高热传送等。

然而，在体硅材料等半导体衬底上形成鳍式场效应晶体管的过程中，如何制作出尺寸小、结构表面平坦且轮廓好的鳍部是当前工艺方法的一大挑战。

请参考图1至图5，现有鳍式场效应晶体管的形成方法包括如图1至图5所示步骤。

如图1所示，在半导体衬底100a上形成帽盖层110a和图案化的硬掩膜层120。

如图2所示，以图案化的硬掩膜层120为掩模，对图1中的帽盖层110a和半导体衬底100a进行干法刻蚀，形成鳍部101a和位于鳍部101a上的剩余帽盖层110b，而相邻鳍部101a之间形成沟槽102，原来的半导体衬底100a转变为半导体衬底100b（半导体衬底100b与鳍部101a之间以虚线隔开以示区别，事实上两者相连）。

如图3所示，以图2所示隔离材料层130a填充图2所示沟槽102，并对隔离材料层130a进行平坦化，平坦化后，去除图2所示帽盖层110b。

如图4所示，对图3所示隔离材料层130a进行湿法刻蚀，形成隔离层130b，但是湿法刻蚀会同时对图3中的鳍部101a进行蚀刻，因此，最终导致形成轮廓受损（collapse）的鳍部101b。

如图5所示，采用另一种方法对图3所示隔离材料层130a进行刻蚀，所述方法为SiConi蚀刻法，从而形成隔离层130c，虽然此时鳍部101b保持较理想的轮廓，然而此时隔离层130c表面均一性不良，出现凸起等不平坦现象。

可见，现有鳍式场效应晶体管的形成方法会导致鳍部轮廓受损或者鳍部之间的隔离层表面不平坦的问题。

为此，需要一种新的鳍式场效应晶体管的形成方法，以解决鳍部在形成过程中轮廓受损或者出现鳍部之间的隔离层表面不平坦的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种新的鳍式场效应晶体管的形成方法，以解决鳍部在形成过程中轮廓受损或者出现鳍部之间的隔离层表面不平坦的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成帽盖层；

蚀刻所述帽盖层和所述半导体衬底，直至在所述半导体衬底中形成沟槽，相邻所述沟槽之间的半导体衬底形成鳍部，剩余的所述帽盖层覆盖所述鳍部上表面；

形成隔离材料层填充满所述沟槽并覆盖剩余的所述帽盖层；

对所述隔离材料层进行平坦化直至暴露所述帽盖层上表面；

对平坦化后的所述隔离材料层进行第一次蚀刻直至剩余的所述隔离材料层上表面齐平，并且剩余的所述隔离材料层上表面与剩余的所述帽盖层侧面垂直连接；

采用SiConi蚀刻法对剩余的所述隔离材料层进行第二次蚀刻直至形成隔离层；

去除剩余的所述帽盖层；

在所述鳍部的上表面及侧面形成栅介质层；

在所述栅介质层表面形成横跨所述鳍部的栅极。

可选的，采用湿法刻蚀对所述隔离材料层进行所述第一次蚀刻。

可选的，所述湿法刻蚀工艺采用的溶液包括氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中氢氟酸和水的体积比范围为1:100～1:1000。

可选的，采用流体化学气相沉积法或者采用高纵深比制程技术形成所述隔离材料层。

可选的，所述SiConi蚀刻法采用的反应气体包括NF₃和NH₃。

可选的，所述沟槽的深度范围为

可选的，所述隔离层上表面距所述鳍部上表面的距离范围为

可选的，蚀刻所述帽盖层和所述半导体衬底的过程包括：

在所述帽盖层上形成硬掩膜层；

以所述硬掩膜层为掩模，采用干法刻蚀工艺蚀刻所述帽盖层和所述半导体衬底。