半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供表面具有鳍部的衬底，衬底表面和鳍部的部分侧壁表面具有介质层，介质层表面低于鳍部的顶部表面；采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第一保护层，第一保护层的密度大于氧化硅的密度；采用氧化工艺在第一保护层表面形成第二保护层；在第二保护层表面形成掩膜层，掩膜层暴露出部分鳍部表面的第二保护层，第二保护层用于隔离第一保护层和掩膜层；以掩膜层为掩膜，采用离子注入工艺在鳍部内掺杂离子；在离子注入工艺之后，去除掩膜层、第二保护层和第一保护层，并暴露出介质层表面、以及鳍部的部分侧壁和底部表面。所形成的半导体结构形貌良好、特征尺寸精确均一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
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。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，鳍部的表面形貌不良、特征尺寸(CD，CriticalDimension)不均一，导致鳍式场效应晶体管容易产生漏电流、且性能不稳定。
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的形成方法，所形成的鳍部形貌良好、尺寸精确均一，以所述鳍部形成的晶体管性能稳定。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，所述衬底表面具有鳍部，所述衬底表面和鳍部的部分侧壁表面具有介质层，所述介质层表面低于鳍部的顶部表面；采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第一保护层，所述第一保护层的密度大于氧化硅的密度；采用氧化工艺在所述第一保护层表面形成第二保护层；在第二保护层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分鳍部表面的第二保护层，所述第二保护层用于隔离所述第一保护层和掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，采用离子注入工艺在鳍部内掺杂离子；在所述离子注入工艺之后，去除所述掩膜层、第二保护层和第一保护层，并暴露出介质层表面、以及鳍部的部分侧壁和底部表面。可选的，还包括：在形成所述第一保护层之前，采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第三保护层，所述第一保护层形成于所述第三保护层表面，所述第三保护层用于粘接第一保护层与鳍部。可选的，所述第三保护层的材料为氧化硅，形成工艺为原子层沉积工艺。可选的，还包括：在去除所述第一保护层之后，去除所述第三保护层。可选的，去除所述第三保护层的工艺为远端等离子体化学干法刻蚀工艺，工艺参数包括：刻蚀气体包括NF3和NH3，NF3与NH3的流量比为1:20～5:1，刻蚀温度为40摄氏度～80摄氏度，压强为0.5托～50托，功率小于100瓦，频率小于100千赫兹。可选的，所述第一保护层的材料为氮化硅、碳化硅或氮氧化硅，所述第一保护层的形成工艺为原子层沉积工艺。可选的，当所述第一保护层的材料为氮化硅时，所述第二保护层的材料为氮氧化硅；当所述第一保护层的材料为碳化硅时，所述第二保护层的材料为氧化硅。可选的，所述掩膜层的材料为光刻胶，所述掩膜层的形成工艺包括：在第二保护层表面形成光刻胶膜；使所述光刻胶膜图形化，形成光刻胶层，所述光刻胶层暴露出部分鳍部表面的第二保护层。可选的，所述去除所述掩膜层、第二保护层和第一保护层的工艺包括：去除所述掩膜层；在去除所述掩膜层之后，去除所述第二保护层；在去除所述第二保护层之后，去除所述第一保护层。可选的，所述去除第一保护层和第二保护层的工艺为湿法刻蚀工艺。可选的，所述第一保护层的材料为氮化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为磷酸溶液，所述磷酸溶液的质量百分比浓度小于50％。可选的，所述第二保护层的材料为氮氧化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为磷酸溶液和氢氟酸溶液，在所述氢氟酸溶液中，水和氢氟酸的体积比为50:1～100:1，所述磷酸溶液的质量百分比浓度小于50％。可选的，在鳍部内掺杂的离子为P型离子或N型离子。可选的，所述介质层的材料为氧化硅。可选的，所述介质层与衬底和鳍部之间还具有衬垫层，所述衬垫层的材料为氧化硅。可选的，还包括：在去除所述掩膜层、第二保护层和第一保护层之后，在介质层表面、以及鳍部的侧壁和顶部表面形成横跨于所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源区和漏区。可选的，所述栅极结构包括：位于介质层表面、以及鳍部的侧壁和底部表面的栅介质层，位于栅介质层表面的栅极层，以及位于栅极层和栅介质层侧壁表面的侧墙。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的形成方法中，采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第一保护层，所述第一保护层的密度大于氧化硅的密度。由于所述第一保护层的形成工艺为沉积工艺，避免了形成第一保护层时对所述鳍部造成损耗，从而保证了鳍部的结构尺寸精确均匀。而且，所述第一保护层的密度大于氧化硅，使所述第一保护层具有足够的硬度，保证了所述第一保护层在后续的离子注入工艺中，保护所述鳍部表面免受损伤。此外，所述第一保护层表面还具有以氧化工艺形成的第二保护层，所述第二保护层用于隔离所述第一保护层和掩膜层，能够防止在形成所述掩膜层的过程中所述第一保护层和形成掩膜层的工艺相互影响，以此避免形成掩膜层的工艺对第一保护层造成损伤，或者避免所述第一保护层影响形成掩膜层的工艺，并造成掩膜层图形不准确的问题。进一步，在形成所述第一保护层之前，采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第三保护层。所述第三保护层用于粘接第一保护层与鳍部，从而使第一保护层和鳍部之间的结合更稳定，避免所述第二保护层的应力对鳍部造成不良影响。进一步，所述第三保护层的材料为氧化硅，形成工艺为原子层沉积工艺，所述氧化硅能够作为第一保护层与鳍部之间的过渡，避免第一保护层与鳍部之间晶格失配过于严重，使第一保护层与鳍部的结合更紧密。而采用原子层沉积工艺形成的第一保护层厚度均匀，所述第一保护层的结合能力和保护能力更好。进一步，去除第三保护层的工艺为远端等离子体化学干法刻蚀工艺(SiCONI)，所述远端等离子体化学干法刻蚀工艺能够在去除氧化硅材料的同时，减小对鳍部表面的损伤，保证了去除第三保护层之后，暴露出的鳍部表面形貌良好。进一步，所述第一保护层的材料为氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。所述第一保护层的材料均较氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部，所述衬底表面和鳍部的部分侧壁表面具有介质层，所述介质层表面低于鳍部的顶部表面；采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第一保护层，所述第一保护层的密度大于氧化硅的密度；采用氧化工艺在所述第一保护层表面形成第二保护层；在第二保护层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分鳍部表面的第二保护层，所述第二保护层用于隔离所述第一保护层和掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，采用离子注入工艺在鳍部内掺杂离子；在所述离子注入工艺之后，去除所述掩膜层、第二保护层和第一保护层，并暴露出介质层表面、以及鳍部的部分侧壁和底部表面。

【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，所述衬底表面具有鳍部，所述衬底表面和鳍部的部分侧壁表
面具有介质层，所述介质层表面低于鳍部的顶部表面；
采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部表面形成第一保护层，
所述第一保护层的密度大于氧化硅的密度；
采用氧化工艺在所述第一保护层表面形成第二保护层；
在第二保护层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分鳍部表面的第二
保护层，所述第二保护层用于隔离所述第一保护层和掩膜层；
以所述掩膜层为掩膜，采用离子注入工艺在鳍部内掺杂离子；
在所述离子注入工艺之后，去除所述掩膜层、第二保护层和第一保护层，
并暴露出介质层表面、以及鳍部的部分侧壁和底部表面。
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，还包括：在形
成所述第一保护层之前，采用沉积工艺在介质层表面、鳍部的侧壁和底部
表面形成第三保护层，所述第一保护层形成于所述第三保护层表面，所述
第三保护层用于粘接第一保护层与鳍部。
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，所述第三保护
层的材料为氧化硅，形成工艺为原子层沉积工艺。
4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在去
除所述第一保护层之后，去除所述第三保护层。
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，去除所述第三
保护层的工艺为远端等离子体化学干法刻蚀工艺，工艺参数包括：刻蚀气
体包括NF3和NH3，NF3与NH3的流量比为1:20～5:1，刻蚀温度为40摄氏
度～80摄氏度，压强为0.5托～50托，功率小于100瓦，频率小于100千赫
兹。
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，所述第一保护
层的材料为氮化硅、碳化硅或氮氧化硅，所述第一保护层的形成工艺为原
子层沉积工艺。
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，当所述第一保
护层的材料为氮化硅时，所述第二保护层的材料为氮氧化硅；当所述第一
保护层的材料为碳化硅时，所述第二保护层的材料为氧化硅。
8.如权...

【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，
类型：发明
国别省市：上海;31