[发明专利]半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(FinFET)。鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。

如图1所示，是一种鳍式场效应晶体管的结构示意图，包括：半导体衬底100；位于半导体衬底100表面的鳍部101；位于半导体衬底100表面的介质层102，所述介质层102覆盖部分所述鳍部101的侧壁，且介质层102表面低于鳍部101顶部；位于介质层102表面、以及鳍部101的顶部和侧壁表面的栅极结构103；位于所述栅极结构103两侧的鳍部101内的源区104a和漏区104b。

然而，现有的鳍式场效应晶体管中，鳍部的形貌不良，结构尺寸的精确度和均一性较差，导致鳍式场效应晶体管的性能不稳定。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，所形成的鳍部形貌良好、结构尺寸的精确度和均一性提高，以所述鳍部形成的鳍式场效应晶体管的性能改善。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有介质层；在所述介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层内具有若干暴露出介质层表面的第一开口；以所述掩膜层为掩膜，采用气体团簇离子束轰击工艺刻蚀所述介质层直至暴露出衬底表面为止，在所述介质层内形成第二开口，所形成的第二开口侧壁垂直于衬底表面；在所述第二开口内形成鳍部；去除掩膜层和部分介质层，暴露出部分鳍部的侧壁表面，使所述介质层的表面低于鳍部的顶部。

可选的，气体团簇离子束轰击工艺包括：气体包括刻蚀气体和载气，刻蚀气体包括卤族元素与碳元素、氢元素和氮元素中的一种或多种组成的化合物气体，载气包括惰性气体和氮气中的一种或多种，刻蚀气体的气压大于或等于一个大气压，所述气体经过电离形成气体团簇的离子束，离子束加速电场强度小于或等于100kV，离子束能量小于或等于100keV，离子束剂量小于或等于1E17cluster/cm2，所述离子束轰击的方向垂直于所述衬底表面。

可选的，所述刻蚀气体包括：CH₃F、CH₃Cl、CH₃Br、CHF₃、CHClF₂、CHBrF₂、CH₂F₂、CH₂ClF、CH₂BrF、CHCl₂F、CHBrCl₂、CHBr₃中的一中或多种。

可选的，所述气体还包括：O₂、CO、CO₂、NO、NO₂、N₂O、NH₃中的一种或两种。

可选的，所述鳍部的形成工艺包括：采用选择性外延沉积工艺在所述第二开口内形成鳍部材料层。

可选的，所述选择性外延沉积工艺的温度为800℃～1250℃。

可选的，所述选择性外延沉积工艺还在所述掩膜层表面形成鳍部材料层，所述鳍部材料层填充满第二开口，所述鳍部的形成工艺还包括：在所述选择性外延沉积工艺之后，平坦化所述鳍部材料层，直至暴露出所述掩膜层表面为止。

可选的，还包括：在所述平坦化工艺之后，去除所述掩膜层；在去除所述掩膜层之后，平坦化所述鳍部材料层，直至所述鳍部材料层的顶部与介质层表面齐平，形成鳍部。

可选的，所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。

可选的，所述鳍部材料层的材料为硅、锗、硅锗或碳化硅。

可选的，所述鳍部材料层的材料为硅时，所述选择性外延沉积工艺包括：温度为500℃～1250℃，气压为1托～100托，气体包括硅源气体、HCl和H₂，所述硅源气体的流量为1标准毫升/分钟～1000标准毫升/分钟，所述HCl的流量为1标准毫升/分钟～1000标准毫升/分钟，H₂的流量为0.1标准升/分钟～50标准升/分钟。