半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法，其中，形成方法包括：提供衬底，在所述衬底上形成第一隔离层；在所述第一隔离层内形成第一开口；在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层；对所述第一隔离层的侧壁进行刻蚀，形成第二开口；在所述第一开口和所述第二开口内形成第二鳍部。所述形成方法增加了第二鳍部与所述第一隔离层的接触面积，改善自热效应，由此提高了半导体结构的电学稳定性和可靠性；同时通过第二隔离层厚度调节第二鳍部的第三宽度，提高了器件集成度。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
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，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晶体管(FinFET)，鳍式晶体管是一种常见的多栅器件，鳍式晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和介质层，所述介质层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且介质层表面低于鳍部顶部；位于介质层表面，以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。在常规平面晶体管中，沟道区域产生大量的热量通过横向扩散，由此散发到衬底的热阻很小。但是在鳍式晶体管中，由于横向绝缘，有更多的热阻散发到衬底，导致局部温度过高，影响器件的稳定性；同时由于热电子发射发生在漏区，在鳍式晶体管漏区发生的自热效应比在源区发生的自热效应更大，在漏区产生的热量通过扩散至其它鳍部以及衬底处，导致晶体管的局部温度升高，特别是随着半导体器件的密度提高和尺寸缩小，自热效应越严重，导致所形成的鳍式晶体管的电学性能变差，可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，通过在鳍部第一区上形成第二鳍部，不但自热效应得到解决，而且所形成的第二鳍部的鳍部宽度得到控制，由此提高了半导体结构的整体性能，利于提高器件集成度。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底具有初始鳍部，所述初始鳍部包括第一区，位于第一区上的第二区以及位于第二区上的第三区；在所述衬底上形成第一隔离层，所述第一隔离层暴露出所述初始鳍部的顶部表面；去除所述初始鳍部的第三区，在所述第一隔离层内形成第一开口；在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层；在形成所述第二隔离层之后，去除第一开口底部的第二区，形成与第一开口底部贯通的初始第二开口和位于所述初始第二开口底部的第一鳍部；对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀以形成第二开口，所述第二开口的侧壁暴露所述第一隔离层；在所述第一开口和所述第二开口内形成第二鳍部；刻蚀所述第一隔离层和第二隔离层，暴露出所述第二鳍部的部分侧壁。可选的，所述第二鳍部包括位于所述第二开口内的第四区以及所述第一开口内的第五区，且所述第四区位于所述第一鳍部上，所述第五区位于所述第四区上。可选的，所述第一鳍部具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第一宽度；所述第四区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第二宽度；所述第五区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第三宽度；所述第二宽度大于所述第一宽度，所述第一宽度大于所述第三宽度。可选的，采用第三刻蚀工艺对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀。可选的，所述第三刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺的一种或两种组合。可选的，在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层的工艺步骤包括：在所述第一隔离层上形成第二隔离膜，所述第二隔离膜还覆盖所述第一开口的侧壁和底部；去除第一开口底部和第一隔离层顶部的第二隔离膜，在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层。可选的，所述第二隔离膜的材料与所述第一隔离层的材料相同或不同。可选的，去除所述第二隔离膜的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。可选的，去除所述第一开口底部的第二区的工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的一种或两种组合。可选的，在所述第一开口和所述第二开口内形成第二鳍部的步骤包括：在所述第一开口和所述第二开口填充半导体膜。可选的，形成所述半导体膜的工艺为外延生长工艺。可选的，所述半导体膜的材料包括SiB、SiGe、SiC、SiP、SiAs、SiGeB、SiCB、GaN、lnAs和InP。可选的，去除所述初始鳍部的第三区的工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的一种或两种组合。可选的，所述初始鳍部还包括掩膜结构，所述掩膜结构位于所述第三区上；去除所述第三区还包括去除所述掩膜结构。可选的，所述第一隔离层的形成工艺步骤包括：在所述衬底上形成第一隔离膜，所述第一隔离膜覆盖所述初始鳍部的侧壁和顶部表面；对所述第一隔离膜进行平坦化，直至暴露出所述初始鳍部的顶部表面。可选的，所述第一隔离层的材料包括氧化硅或氮氧化硅。可选的，刻蚀所述第一隔离层和第二隔离层的工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺的一种或两种组合。本专利技术还提供一种半导体结构，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一鳍部，所述第一鳍部具有垂直于所述第一鳍部延伸方向上的第一宽度；位于所述第一鳍部上的第二鳍部，所述第二鳍部包括位于所述第一鳍部上的第四区，以及位于第四区上的第五区；所述第四区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第二宽度；所述第五区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第三宽度；所述第二宽度大于所述第一宽度，所述第一宽度大于所述第三宽度；覆盖所述第五区的部分侧壁的第二隔离层；覆盖所述第一鳍部的侧壁、所述第二鳍部的第四区侧壁和所述第二隔离层侧壁的第一隔离层。可选的，所述第一隔离层的材料包括氧化硅或氮氧化硅。可选的，所述第二隔离膜的材料与所述第一隔离层的材料相同或不同。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，在所述衬底上形成第一隔离层，通过对所述第一隔离层的侧壁进行刻蚀，后续形成的第四区具有的第二宽度大于所述第一鳍部具有的第一宽度，由此增加了第二鳍部与所述第一隔离层的接触面积，使得半导体结构工作时产生的热量更容易通过衬底向外扩散，从而改善自热效应，提高了半导体结构的电学稳定性和可靠性。进一步，在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层，通过第二隔离层的不同厚度，可以控制所述第二鳍部具有的第五区的第三宽度，有利于提高器件集成度。进一步，采用第三刻蚀工艺对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀，通过控制第三刻蚀工艺的刻蚀时间，实现对所述第四区具有的第二宽度的调控，提高了工艺的灵活性，为改善半导体结构的电学稳定性和可靠性提供工艺窗口。附图说明图1至图4是一种半导体结构的形成过程的剖面结构示意图；图5至图12是本专利技术实施例的半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，随着半导体器件的密度提高，尺寸缩小，所形成的半导体结构的性能变差，可靠性下降。现有技术形成的半导体结构，其所形成的第二鳍部的宽度与所述鳍部的宽度相同，在晶体管加电工作时容易产生自热效应，降低半导体器件的电学特性和稳定性。以下将结合附图进行说明。图1至图4是一种半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。请参考图1，提供衬底100，所述衬底100具有初始鳍部110，所述初始鳍部110包括第一区111和位于所述第一区111上的第二区112；在所述衬底100上形成隔离层102，所述隔离层102覆盖所述第一区111和所述第二区112的侧壁且暴露出所述第二区112的顶部表面。请参考图2，去除所述第二区112(如图1所示)，在所述隔离层102内形成初始开口130。请参考图3，在所述初始开口130(如图2所示)内形成第二鳍部121，所述第二鳍部121位于所述第一区111上。请参考图4，刻蚀所述隔离层102，暴露出所述第二鳍部121的部分侧壁。随着半导体器件的密度提高，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底具有初始鳍部，所述初始鳍部包括第一区，位于第一区上的第二区以及位于第二区上的第三区；在所述衬底上形成第一隔离层，所述第一隔离层暴露出所述初始鳍部的顶部表面；去除所述第三区，在所述第一隔离层内形成第一开口；在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层；在形成所述第二隔离层之后，去除第一开口底部的第二区，形成与第一开口底部贯通的初始第二开口和位于所述初始第二开口底部的第一鳍部；对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀以形成第二开口，所述第二开口的侧壁暴露所述第一隔离层；在所述第一开口和所述第二开口内形成第二鳍部；刻蚀所述第一隔离层和第二隔离层，暴露出所述第二鳍部的部分侧壁。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底具有初始鳍部，所述初始鳍部包括第一区，位于第一区上的第二区以及位于第二区上的第三区；在所述衬底上形成第一隔离层，所述第一隔离层暴露出所述初始鳍部的顶部表面；去除所述第三区，在所述第一隔离层内形成第一开口；在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层；在形成所述第二隔离层之后，去除第一开口底部的第二区，形成与第一开口底部贯通的初始第二开口和位于所述初始第二开口底部的第一鳍部；对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀以形成第二开口，所述第二开口的侧壁暴露所述第一隔离层；在所述第一开口和所述第二开口内形成第二鳍部；刻蚀所述第一隔离层和第二隔离层，暴露出所述第二鳍部的部分侧壁。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二鳍部包括位于所述第二开口内的第四区以及所述第一开口内的第五区，且所述第四区位于所述第一鳍部上，所述第五区位于所述第四区上。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一鳍部具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第一宽度；所述第四区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第二宽度；所述第五区具有垂直于所述第一鳍部延伸方向的第三宽度；所述第二宽度大于所述第一宽度，所述第一宽度大于所述第三宽度。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用第三刻蚀工艺对所述初始第二开口的侧壁进行刻蚀。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第三刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺的一种或两种组合。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层的工艺步骤包括：在所述第一隔离层上形成第二隔离膜，所述第二隔离膜还覆盖所述第一开口的侧壁和底部；去除第一开口底部和第一隔离层顶部的第二隔离膜，在所述第一开口的侧壁形成第二隔离层。7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二隔离膜的材料与所述第一隔离层的材料相同或不同。8.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第二隔离膜的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第一开口底部的第二区的工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31