[发明专利]一种鳍状结构及半导体器件的制备方法

说明书

本发明提供鳍状结构的制备方法，包括步骤：自衬底外延形成第一高迁移率材料层，或，依次外延应变缓冲层和第一高迁移率材料层以形成叠层；自顶层向下形成若干鳍状结构；淀积氧化介质层并进行第一次平坦化处理；选择性去除至少一个鳍状结构以形成至少一个凹槽；选择性外延第二高迁移率材料后进行第二次平坦化处理以在凹槽中形成第二外延结构；选择性去除至少一个鳍状结构和/或第二外延结构以形成至少一个凹槽；选择性外延第三高迁移率材料后进行第三次平坦化处理，在凹槽中形成第三外延结构；依次形成第n外延结构；腐蚀氧化介质层，使鳍状结构、第二外延结构、第三外延结构和第n外延结构露头。本发明还提供半导体器件的制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种鳍状结构及半导体器件的制备方法。

背景技术

为了满足高电子迁移率沟道鳍式场效晶体管（FinFET，FinField-EffectTransistor）性能以及电路设计需求，需要在衬底上形成不同材料的鳍（Fin）状结构，现有的用于形成鳍状结构的工艺STI last和STI first。

其中，采用STI last形成鳍状结构的具体方法是，利用选择性外延的方法在硅衬底上形成具有一定厚度的高迁移率材料层，然后利用光刻和刻蚀工艺，自高迁移率材料层的顶层向下形成若干鳍状结构，在已形成的结构上淀积氧化介质层（STI，Shallow TrenchIsolation），氧化介质层一般为SiO₂，采用化学机械抛光工艺（CMP，Chemical MechanicalPolishing）使鳍状结构露头。

可见，采用STI last工艺形成的鳍状结构具有工艺简单的优点，但是却不适用于在衬底上集成两种及以上材料的鳍状结构。

采用STI first形成鳍状结构的具体方法是，先在Si衬底上形成Si Fin；在已经形成的结构上淀积氧化介质层（STI，Shallow Trench Isolation），氧化介质层一般为SiO₂；采用化学机械抛光工艺（CMP，Chemical Mechanical Polishing）使Si Fin露头；采用湿法刻蚀或干法刻蚀工艺将Si Fin回刻；采用选择性外延、平坦化工艺在Si Fin的位置重新形成不同材料的Fin的替代。

采用STI first工艺虽然能够形成两种及以上材料的鳍状结构，但是由于Si Fin的干法刻蚀和Si Fin回刻后，形成的凹槽状结构的侧壁的粗糙度、深度和底部形貌各异，无法确保外延形成的不同材料的Fin的替代的质量一致性，进而会影响最终的FinFET器件的迁移率。而且，需要多次光刻、刻蚀、选择性外延和平坦化，工艺较为复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种工艺简单且适用于两种及以上材料的鳍状结构及半导体器件的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种鳍状结构的制备方法，包括以下步骤：

S100、提供衬底，自衬底的顶层外延第一高迁移率材料以形成第一高迁移率材料层，或，依次外延应变缓冲层和第一高迁移率材料层以形成叠层；

S101、自第一高迁移率材料层的顶层向下光刻刻蚀形成若干鳍状结构；

S102、在已形成的结构上淀积氧化介质层，并进行第一次平坦化处理；

S103、选择性去除至少一个鳍状结构，以形成至少一个凹槽；

S104、在已形成的结构上选择性外延第二高迁移率材料后进行第二次平坦化处理，以在凹槽中形成第二外延结构；第二高迁移率材料与第一高迁移率材料不同，或第二高迁移率材料与第一高迁移率材料相同但成分不同；

S105、选择性去除至少一个鳍状结构和/或第二外延结构，以形成至少一个凹槽；