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：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部和隔离层，所述隔离层位于所述鳍部的部分侧壁表面，所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面，所述鳍部的侧壁和顶部表面具有界面层；采用干法刻蚀工艺去除所述界面层，所述干法刻蚀工艺的气体包括含氟气体；在去除所述界面层之后，对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行表面处理工艺，所述表面处理的气体包括含氮气体。所述半导体结构的形成方法能够去除鳍部表面残留的杂质，使所形成的鳍式场效应晶体管性能改善。

【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。鳍式场效应晶体管的结构包括：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。然而，现有技术所形成鳍式场效应晶体管的性能不良、可靠性较差。
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，去除鳍部表面残留的杂质，使所形成的鳍式场效应管的性能改善。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和隔离层，所述隔离层位于所述鳍部的部分侧壁表面，所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面，所述鳍部的侧壁和顶部表面具有界面层；采用干法刻蚀工艺去除所述界面层，所述干法刻蚀工艺的气体包括含氟气体；在去除所述界面层之后，对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行表面处理工艺，所述表面处理的气体包括含氮气体。可选的，所述界面层的材料为氧化硅；所述界面层的厚度为10埃～30埃。可选的，去除所述界面层的干法刻蚀工艺为SiCoNi刻蚀工艺。可选的，所述SiCoNi刻蚀工艺的参数包括：功率10W～100W，频率小于100kHz，刻蚀温度为40摄氏度～80摄氏度，压强为0.5托～50托，刻蚀气体包括NH3、NF3、He，其中，NH3的流量为0sccm～500sccm，NF3的流量为20sccm～200sccm，He的流量为400sccm～1200sccm，NF3与NH3的流量比为1:20～5:1。可选的，所述表面处理工艺的步骤包括：对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行等离子体处理工艺。可选的，所述等离子体处理工艺的参数包括：气体包括N2O、N2、NO中的一种或多种，功率为300瓦～1500瓦，压力为10毫托～100毫托，流量为20sccm～～300sccm。可选的，当所述等离子体处理工艺的气体包括N2O或NO时，所述等离子体处理工艺在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成氧化层。可选的，所述表面处理工艺的步骤还包括：在所述的等离子体处理工艺之后，采用湿法处理工艺去除所述氧化层。可选的，所述湿法处理工艺的液体为氢氟酸溶液；所述氢氟酸溶液中水和氢氟酸的体积比为20:1～～200:1。可选的，所述氧化层的厚度小于所述界面层的厚度；所述氧化层的厚度为5埃～10埃。可选的，还包括：在所述表面处理工艺之后，对所述隔离层和鳍部表面进行预清洗工艺。可选的，在形成所述界面层之后，去除所述界面层之前，在所述鳍部内进行离子注入工艺；采用退火工艺激活鳍部内所注入的离子。可选的，在所述鳍部内进行的离子注入工艺包括沟道区阻挡注入、阈值调节注入、阱区注入中的一种或多种。可选的，所述衬底和鳍部的形成步骤包括：提供半导体基底；在所述半导体基底表面形成掩膜层，所述掩膜层覆盖需要形成鳍部的半导体基底表面；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体基底，在所述半导体基底内形成沟槽，形成衬底以及位于衬底表面的鳍部。可选的，所述隔离层的形成步骤包括：在所述衬底和鳍部表面形成隔离膜；平坦化所述隔离膜直至暴露出所述鳍部的顶部表面为止；在平坦化所述隔离膜之后，回刻蚀所述隔离膜，暴露出部分鳍部侧壁表面，形成隔离层。可选的，在所述表面处理工艺之后，在所述隔离层表面、以及鳍部的侧壁和顶部表面形成横跨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隔离层表面和鳍部的侧壁和顶部表面的栅氧层、位于栅氧层表面的栅极层、以及位于栅氧层和栅极层侧壁表面的侧墙。可选的，所述栅氧层和栅极层的形成步骤包括：在所述隔离层表面以及鳍部的侧壁和顶部表面形成栅氧膜；在所述栅氧膜表面形成栅极膜；在所述栅极膜表面形成图形化层，所述图形化层覆盖需要形成栅极层的对应区域；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述栅极膜和栅氧膜，直至暴露出所述隔离层和鳍部表面为止，形成栅氧层和栅极层。可选的，所述栅氧层的材料为氧化硅；所述栅极层的材料为多晶硅。可选的，在形成源区和漏区之后，还包括：在所述隔离层表面、以及鳍部的侧壁和顶部表面形成介质层，所述介质层与栅极结构的顶部表面齐平；去除所述栅极层，在所述介质层内形成开口；在所述开口内形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层表面形成填充满所述开口的金属栅。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的方法中，所述界面层用于在对所述鳍部进行离子注入时保护鳍部暴露出的侧壁和顶部表面。通过所述干法刻蚀工艺能够去除所述界面层，然而由于所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括含氟气体，所述含氟气体容易在所述刻蚀工艺之后，容易在所述鳍部表面残留氟离子，且所述氟离子容易引起其它刻蚀副产物的团聚，致使鳍部的表面粗糙。因此，在去除所述界面层之后，需要通过表面处理工艺去除鳍部侧壁和顶部表面的氟离子；所述表面处理工艺的气体包括含氮气体，所述含氮气体能够打断氟离子与鳍部表面之间的化学键，并使得氟离子及刻蚀副产物被所述表面处理工艺的气体带走。从而，经过表面处理的鳍部表面光滑，所述鳍部表面附着的氟离子及刻蚀副产物减少，有利于后续工艺的进行，且以所述鳍部形成的晶体管性能增强、可靠性提高。进一步，对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行等离子体处理工艺，所述等离子体处理工艺的气体包括N2O、N2、NO中的一种或多种。其中，所述等离子体处理工艺的气体被等离子体化之后，能够产生氮离子，通过所述氮离子对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行轰击，能够氟离子与鳍部表面之间的化学键，从而能够使氟离子以及在氟离子周围发生团聚的刻蚀副产物与鳍部表面脱离，并且使所述氟离子与刻蚀副产物被所述等离子体处理工艺的气体带走。进一步，当所述等离子体处理工艺的气体包括N2O或NO时，所述等离子体处理工艺在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成氧化层，所述氧化层能够将未能被等离子体处理工艺的气体带走的刻蚀副产物氧化。在所述等离子体处理工艺之后，再采用湿法处理工艺去除所述氧化层，能够进一步去除附着于鳍部表面的刻蚀副产物。而且，由于在所述等离子体处理工艺中形成的氧化层厚度小于所述界面层，所述氧化层容易被湿法处理工艺去除，且不易对鳍部表面造成损伤。进一步，在所述表面处理工艺之后，在所述隔离层表面、以及鳍部的侧壁和顶部表面形成横跨所述鳍部的栅极结构；所述栅极结构包括位于隔离层表面和鳍部的侧壁和顶部表面的栅氧层、以及位于栅氧层表面的栅极层；由于所述表面处理的气体包括含氮气体，在对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行表面处理工艺之后，能够在鳍部的侧壁和顶部表面残留氮离子，所述氮离子能够向所述栅氧层内扩散，以提高所述栅氧层的介电常数，降低所述栅氧层的等效氧化层(E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和隔离层，所述隔离层位于所述鳍部的部分侧壁表面，所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面，所述鳍部的侧壁和顶部表面具有界面层；采用干法刻蚀工艺去除所述界面层，所述干法刻蚀工艺的气体包括含氟气体；在去除所述界面层之后，对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行表面处理工艺，所述表面处理的气体包括含氮气体。

【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和隔离层，所述隔离层位于所述鳍部的部分侧壁表面，所述隔离层的表面低于所述鳍部的顶部表面，所述鳍部的侧壁和顶部表面具有界面层；采用干法刻蚀工艺去除所述界面层，所述干法刻蚀工艺的气体包括含氟气体；在去除所述界面层之后，对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行表面处理工艺，所述表面处理的气体包括含氮气体。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，所述界面层的材料为氧化硅；所述界面层的厚度为10埃～30埃。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，去除所述界面层的干法刻蚀工艺为SiCoNi刻蚀工艺。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，所述SiCoNi刻蚀工艺的参数包括：功率10W～100W，频率小于100kHz，刻蚀温度为40摄氏度～80摄氏度，压强为0.5托～50托，刻蚀气体包括NH3、NF3、He，其中，NH3的流量为0sccm～500sccm，NF3的流量为20sccm～200sccm，He的流量为400sccm～1200sccm，NF3与NH3的流量比为1:20～5:1。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述表面处理工艺的步骤包括：对所述鳍部的侧壁和顶部表面进行等离子体处理工艺。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述等离子体处理工艺的参数包括：气体包括N2O、N2、NO中的一种或多种，功率为300瓦～1500瓦，压力为10毫托～100毫托，流量为20sccm～～300sccm。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，当所述等离子体处理工艺的气体包括N2O或NO时，所述等离子体处理工艺在所述鳍部暴露出的侧壁和顶部表面形成氧化层。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述表面处理工艺的步骤还包括：在所述的等离子体处理工艺之后，采用湿法处理工艺
\t去除所述氧化层。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述湿法处理工艺的液体为氢氟酸溶液；所述氢氟酸溶液中水和氢氟酸的体积比为20:1～～200:1。10.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氧化层的厚度小于所述界面层的厚度；所述氧化层的厚度为5埃～10埃。11.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：在所述表面...

【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，
类型：发明
国别省市：上海;31