半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本申请公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。所述方法包括：提供衬底结构，包括：衬底、位于衬底上沿着第一方向延伸的一个或多个鳍片和位于鳍片周围的隔离区，隔离区的上表面低于鳍片的上表面，隔离区包括第一隔离区和第二隔离区，第一隔离区位于鳍片在第一方向上的侧面，第二隔离区位于鳍片在不同于第一方向的第二方向上的侧面；在衬底结构上形成具有开口的牺牲层，该开口使得第一隔离区的上表面露出，并使得鳍片与第一隔离区邻接的侧面位于第一隔离区以上的部分露出；在开口中填充绝缘材料，从而在第一隔离区上形成第三隔离区，第三隔离区的上表面高于鳍片的上表面；以及去除牺牲层。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

The present application discloses a semiconductor device and a manufacturing method thereof, which relates to the field of semiconductor technology. The method includes: providing a substrate structure, including a substrate, one or more fins extending along the first direction on the substrate and an isolation area around the fin, the upper surface of the isolation area is lower than the upper surface of the fin, the isolation area includes the first isolation area and the second isolation area, the first isolation area is located on the side of the fin in the first direction, and the second isolation area is located on the side of the fin in the non-fin direction. A sacrificial layer with an opening is formed on the substrate structure, which exposes the upper surface of the first isolation area and exposes the part whose side adjacent to the first isolation area is above the first isolation area; and an insulating material is filled in the opening to form a third isolation area on the first isolation area and a third isolation area on the third isolation area. The surface is higher than the upper surface of the fin; and the sacrificial layer is removed.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
在鳍式场效应晶体管(FinFieldEffectTransistor，FinFET)中，为了控制关键尺寸的一致性(CDuniformity)，通常会在浅沟槽隔离区(STI)上形成伪栅结构。另外，为了改善FinFET器件的性能，通常需要对与伪栅结构邻近的鳍片的端部进行刻蚀以形成凹陷，进而通过在凹陷中外延生长半导体材料来向沟道引入应力。但是，通常情况下，由于STI区要比鳍片低，因此STI区上的伪栅结构的底部相对于鳍片也更靠下。如果套刻精度或工艺有偏差，在STI区上形成的伪栅结构可能会偏移，从而使得伪栅结构与鳍片搭起来，也即形成桥(bridge)，这可能会造成漏电现象，从而降低器件的可靠性。另外，伪栅结构的偏移还会对外延生长的半导体材料的轮廓造成影响，这会降低向沟道引入的应力大小，从而降低器件的载流子的迁移率，从而降低了器件性能。
技术实现思路
本申请的一个目的在于提高器件的可靠性。本申请的另一个目的在于提高器件载流子的迁移率。根据本申请的一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底、位于所述衬底上沿着第一方向延伸的一个或多个鳍片和位于所述鳍片周围的隔离区，所述隔离区的上表面低于所述鳍片的上表面，所述隔离区包括第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区位于所述鳍片在所述第一方向上的侧面，所述第二隔离区位于所述鳍片在不同于所述第一方向的第二方向上的侧面；在所述衬底结构上形成具有开口的牺牲层，所述开口使得所述第一隔离区的上表面露出，并使得所述鳍片与所述第一隔离区邻接的侧面位于所述第一隔离区以上的部分露出；在所述开口中填充绝缘材料，从而在所述第一隔离区上形成第三隔离区，所述第三隔离区的上表面高于所述鳍片的上表面；以及去除所述牺牲层。在一个实施例中，所述开口还使得与所述第一隔离区邻接的鳍片的端部露出，所述第三隔离区覆盖所述端部。在一个实施例中，所述在所述衬底结构上形成具有开口的牺牲层包括：在所述衬底结构之上形成牺牲材料层；在所述牺牲材料层之上形成图案化的掩模层；以所述掩模层为掩模对所述牺牲材料层进行刻蚀，从而形成第一开口，所述第一开口使得所述第一隔离区的上表面露出；去除所述掩模层；以及执行湿法刻蚀，以将所述第一开口扩大为所述开口，从而使得所述鳍片与所述第一隔离区邻接的侧面位于所述第一隔离区以上的部分露出，其中剩余的牺牲材料层作为所述牺牲层。在一个实施例中，所述在所述衬底结构之上形成牺牲材料层包括：在所述衬底结构上形成保护层；以及在所述保护层上形成所述牺牲材料层；所述方法还包括：在去除所述牺牲层之后，去除所述牺牲层下的保护层。在一个实施例中，所述在所述开口中填充绝缘材料包括：在形成所述牺牲层后，形成覆盖所述衬底结构的绝缘材料，以填充所述开口；以及以所述牺牲层为停止层对所述绝缘材料进行平坦化，从而使得所述开口中的绝缘材料的上表面与所述牺牲层的上表面基本齐平。在一个实施例中，所述牺牲层包括硅的氮化物、硅的氮氧化物或碳氧化硅；所述绝缘材料包括硅的氧化物。在一个实施例中，所述提供衬底结构的步骤包括：提供初始衬底；在所述初始衬底上形成图案化的硬掩模；以所述硬掩模为掩模对所述初始衬底进行刻蚀，从而形成衬底和位于所述衬底上的一个或多个鳍片；沉积隔离材料以填充所述鳍片周围的空间，所述隔离材料的上表面与所述硬掩模的上表面基本齐平；对所述隔离材料进行第一回刻，以露出所述硬掩模；去除所述硬掩模；以及对剩余的隔离材料进行第二回刻，从而形成所述衬底结构。在一个实施例中，所述初始衬底包括初始半导体层和位于所述初始半导体层上的初始缓冲层；所述鳍片包括半导体层和位于所述半导体层上的缓冲层；所述第二回刻还去除所述缓冲层。在一个实施例中，所述方法还包括：在所述鳍片上形成第一栅极结构，并且在所述第三隔离区上形成第二栅极结构。在一个实施例中，所述方法还包括：以所述第一栅极结构和所述第二栅极结构为掩模，刻蚀所述第一栅极结构两侧的鳍片以形成凹陷；以及在所述凹陷中外延生长半导体材料以形成源区和漏区。在一个实施例中，所述第一栅极结构包括在所述鳍片的表面上的第一栅极电介质层、在所述第一栅极电介质层上的第一栅极、在所述第一栅极上的第一硬掩模层、以及在所述第一栅极电介质层、所述第一栅极和所述第一硬掩模层的侧壁上的第一间隔物；所述第二栅极结构包括在所述第三隔离区上的第二栅极、在所述第二栅极上的第二硬掩模层、以及在所述第二栅极和所述第二硬掩模层的侧壁上的第二间隔物，所述第二间隔物覆盖与所述第三隔离区邻接的鳍片的端部。根据本申请的另一方面，提供了一种半导体装置，包括：衬底；位于所述衬底上沿着第一方向延伸的一个或多个鳍片；位于所述鳍片周围的隔离区，所述隔离区的上表面低于所述鳍片的上表面，包括：位于所述鳍片在所述第一方向上的侧面的第一隔离区和位于所述鳍片在不同于所述第一方向的第二方向上的侧面的第二隔离区；以及位于所述第一隔离区上的第三隔离区，所述第三隔离区的上表面高于所述鳍片的上表面。在一个实施例中，所述第三隔离区覆盖与所述第一隔离区邻接的鳍片的端部。在一个实施例中，所述装置还包括：在所述第三隔离区与所述鳍片之间的保护层。在一个实施例中，所述装置还包括：在所述鳍片上的第一栅极结构，以及在所述第三隔离区上的第二栅极结构。在一个实施例中，所述装置还包括：在所述第一栅极结构两侧通过外延生长半导体材料形成的源区和漏区。在一个实施例中，所述第一栅极结构包括在所述鳍片的表面上的第一栅极电介质层、在所述第一栅极电介质层上的第一栅极、在所述第一栅极上的第一硬掩模层、以及在所述第一栅极电介质层、所述第一栅极和所述第一硬掩模层的侧壁上的第一间隔物；所述第二栅极结构包括在所述第三隔离区上的第二栅极、在所述第二栅极上的第二硬掩模层、以及在所述第二栅极和所述第二硬掩模层的侧壁上的第二间隔物，所述第二间隔物覆盖与所述第三隔离区邻接的鳍片的端部。本申请实施例在第一隔离区上形成了上表面高于鳍片的上表面的第三隔离区，因此后续在第三隔离区上形成的伪栅结构(对应后续的第二栅极结构)即使偏离也不会对外延生长的半导体材料的形貌造成影响，也就不会影响向沟道引入的应力，提高了器件载流子的迁移率。通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本申请的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理，在附图中：图1是根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的简化流程图；图2A示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的沿着第一方向的截面图；图2B示出了图2A所示阶段的沿着第二方向的截面图；图3A示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的沿着第一方向的截面图；图3B示出了图3A所示阶段的沿着第二方向的截面图；图4A示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的沿着第一方向的截面图；图4B示出了图4A所示阶段的沿着第二方向的截面图；图5A示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的沿着第一方向的截面图；图5B示出了图5A所示阶段的沿着第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底，位于所述衬底上沿着第一方向延伸的一个或多个鳍片，和位于所述鳍片周围的隔离区，所述隔离区的上表面低于所述鳍片的上表面，所述隔离区包括第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区位于所述鳍片在所述第一方向上的侧面，所述第二隔离区位于所述鳍片在不同于所述第一方向的第二方向上的侧面；在所述衬底结构上形成具有开口的牺牲层，所述开口使得所述第一隔离区的上表面露出，并使得所述鳍片与所述第一隔离区邻接的侧面位于所述第一隔离区以上的部分露出；在所述开口中填充绝缘材料，从而在所述第一隔离区上形成第三隔离区，所述第三隔离区的上表面高于所述鳍片的上表面；以及去除所述牺牲层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底，位于所述衬底上沿着第一方向延伸的一个或多个鳍片，和位于所述鳍片周围的隔离区，所述隔离区的上表面低于所述鳍片的上表面，所述隔离区包括第一隔离区和第二隔离区，所述第一隔离区位于所述鳍片在所述第一方向上的侧面，所述第二隔离区位于所述鳍片在不同于所述第一方向的第二方向上的侧面；在所述衬底结构上形成具有开口的牺牲层，所述开口使得所述第一隔离区的上表面露出，并使得所述鳍片与所述第一隔离区邻接的侧面位于所述第一隔离区以上的部分露出；在所述开口中填充绝缘材料，从而在所述第一隔离区上形成第三隔离区，所述第三隔离区的上表面高于所述鳍片的上表面；以及去除所述牺牲层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口还使得与所述第一隔离区邻接的鳍片的端部露出，所述第三隔离区覆盖所述端部。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底结构上形成具有开口的牺牲层包括：在所述衬底结构之上形成牺牲材料层；在所述牺牲材料层之上形成图案化的掩模层；以所述掩模层为掩模对所述牺牲材料层进行刻蚀，从而形成第一开口，所述第一开口使得所述第一隔离区的上表面露出；去除所述掩模层；以及执行湿法刻蚀，以将所述第一开口扩大为所述开口，从而使得所述鳍片与所述第一隔离区邻接的侧面位于所述第一隔离区以上的部分露出，其中剩余的牺牲材料层作为所述牺牲层。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底结构之上形成牺牲材料层包括：在所述衬底结构上形成保护层；以及在所述保护层上形成所述牺牲材料层；所述方法还包括：在去除所述牺牲层之后，去除所述牺牲层下的保护层。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述开口中填充绝缘材料包括：在形成所述牺牲层后，形成覆盖所述衬底结构的绝缘材料，以填充所述开口；以及以所述牺牲层为停止层对所述绝缘材料进行平坦化，从而使得所述开口中的绝缘材料的上表面与所述牺牲层的上表面基本齐平。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牺牲层包括硅的氮化物、硅的氮氧化物或碳氧化硅；所述绝缘材料包括硅的氧化物。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供衬底结构的步骤包括：提供初始衬底；在所述初始衬底上形成图案化的硬掩模；以所述硬掩模为掩模对所述初始衬底进行刻蚀，从而形成衬底和位于所述衬底上的一个或多个鳍片；沉积隔离材料以填充所述鳍片周围的空间，所述隔离材料的上表面与所述硬掩模的上表面基本齐平；对所述隔离材料进行第一回刻，以露出所述硬掩模；去除所述硬掩模；以及对剩余的隔离材料进行第二回刻，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海，
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