FinFET器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种FinFET器件的制造方法，在相邻鳍片之间形成第一隔离结构并在单个鳍片上形成第二隔离结构后，在所述第一隔离结构、第二隔离结构和硬掩膜层表面上形成分立的牺牲层结构，利用分立的牺牲层结构为掩膜，保护第二隔离结构并对第一隔离结构进行第一次回刻蚀，使得第一隔离结构和第二隔离结构产生高度差，在移除所述分立的牺牲层结构以及硬掩膜层之后，再对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对第二隔离结构进行首次回刻蚀，使高出所述第一隔离结构的顶部的鳍片作为FinFET器件的鳍片，而高于所述鳍片的顶部的所述第二隔离结构作为FinFET器件的SDB隔离结构，该SDB隔离结构不会偏出现堆叠偏差，隔离性能良好，进而提高了器件性能。

The manufacturing method of FinFET device

The present invention provides a method for manufacturing a FinFET device, the first isolation structure is formed in the adjacent fin is formed between the second isolating structures in a single fin, in the first isolation structure and second isolation structure and the hard mask formed discrete sacrificial layer film on the surface, the use of discrete sacrificial layer as a mask the protection of the second isolation structure and the first isolation structure for the first time back etching, makes the first isolation structure and second isolation structure height difference, after removing the sacrificial layer structure and separation of the hard mask layer, then on the first isolation structure for the second time back etching and on second isolation structure for the first time back etching. Make up at the top of the first isolation structure of the fin fin as the FinFET device, and the top second isolation structure is higher than that of the fin as Fi The SDB isolation structure of the nFET device, the SDB isolation structure will not bias the stack, and the isolation performance is good, thus improving the performance of the device.

【技术实现步骤摘要】
FinFET器件的制造方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，尤其涉及一种具有单扩散隔断隔离结构的FinFET器件的制造方法。
技术介绍
随着半导体工业已经进入到16nm纳米技术工艺节点，诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)等三维结构的设计成为本领域关注的热点。如图1所示，FinFET一般具有从衬底10上向上垂直延伸的多个薄的“鳍”(或鳍片结构)11，在该鳍片11中形成FinFET的沟道，在鳍片11上方形成有栅极结构12，在栅极结构12的两侧的鳍中形成有源区和漏区13，且相邻的鳍片11之间通过隔离结构14隔离开来。随着器件的不断小型化，为了制作尺寸更小、分布更密集的鳍片11，隔离结构14的制作也出现了新的技术，例如一种单扩散隔断隔离结构(singlediffusionbreakisolationstructures，SDB隔离结构)的制造技术，其一般分布在沿鳍片11的长度方向上，通过去除鳍片11的某些区域，在鳍片11中形成一个甚至多个隔断沟槽，这些沟槽中填充二氧化硅等绝缘材料后，可以将鳍片11分隔成多个小鳍片，由此可以防止鳍片11两相邻区域之间以及相邻的两个鳍片11之间的漏电流，还可以避免鳍片11中形成的源区和漏区之间的桥接(source-drainbridge)。因此，SDB隔离结构的制造工艺及其成形结构等的好坏会影响SDB隔离结构的隔离性能，甚至会对其周围的鳍片和栅极结构造成缺陷，进而影响FinFET器件的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种FinFET器件的制造方法，能够形成性能较好的单扩散隔断隔离结构(即SDB隔离结构)，提高器件的整体性能。为解决上述问题，本专利技术提出一种FinFET器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层和硬掩膜层；对所述硬掩膜层、刻蚀阻挡层以及半导体衬底进行刻蚀，刻蚀停止在所述半导体衬底内，以在所述半导体衬底中形成多个鳍片，且相邻的所述鳍片之间具有第一沟槽，至少一个所述鳍片上具有第二沟槽；对所述第一沟槽和第二沟槽进行隔离材料填充，并平坦化所述隔离材料至所述硬掩膜层顶部表面，以形成填充在所述第一沟槽中的第一隔离结构以及填充在所述第二沟槽中的第二隔离结构；在所述第一隔离结构、第二隔离结构以及硬掩膜层的表面上覆盖牺牲层，刻蚀所述牺牲层至所述硬掩膜层顶部表面，以在沿所述鳍片的长度延伸方向上形成分立的牺牲层结构，所述牺牲层结构完全覆盖所述第二隔离结构的顶部表面；对所述第一隔离结构进行第一次回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述硬掩膜层的顶部；移除所述牺牲层结构以及所述硬掩膜层，并对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对第二隔离结构进行回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述鳍片的顶部，而所述第二隔离结构的顶部高于所述鳍片的顶部。进一步，所述多个鳍片沿平行于所述半导体衬底的方向均匀分布，所有所述第一沟槽的尺寸相同。进一步的，所述第一沟槽和所述第二沟槽的深度相同，但宽度不同。进一步的，所述刻蚀阻挡层为氧化物层，所述硬掩膜层为氮化物层或氮氧化物层。进一步的，对所述第一沟槽和第二沟槽进行隔离材料填充时，先在所述第一沟槽和第二沟槽的内壁形成一层线氧化层，然后采用高深宽比填充工艺在所述第一沟槽和第二沟槽中填充二氧化硅。进一步的，所述牺牲层为聚合物材料、非晶硅、多晶硅、氮化钛或氮化钽。进一步的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述牺牲层以形成所述分立的牺牲层结构。进一步的，所述干法刻蚀工艺中，采用HBr、Cl2、SF6、NF3、O2、Ar、He、CH2F2和CHF3中一种或几种作为刻蚀气体，刻蚀气体的流量为50sccm～500sccm，偏压为0V～500V，功率为100W～1000W，温度为10℃～100℃。进一步的，采用碳氟系气体作为主刻蚀气体对所述第一隔离结构进行第一次回刻蚀。进一步的，所述碳氟系气体包括CHF3、CH2F2、CH3F、CF4、C3F8、C4F6、C4F8和C5F8中的至少一种。进一步的，通过湿法腐蚀工艺移除所述牺牲层结构以及所述硬掩膜层。进一步的，所述湿法腐蚀工艺中，采用四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)移除所述牺牲层结构，所述四甲基氢氧化铵溶液中的四甲基氢氧化铵的质量浓度百分比范围是1％～10％，所述四甲基氢氧化铵溶液温度为20℃～50℃。进一步的，所述湿法腐蚀工艺中，采用磷酸溶液移除所述硬掩膜层。进一步的，对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀的深度与对所述第二隔离结构进行回刻蚀的深度相同。进一步的，采用同一道回刻蚀工艺对所述第一隔离结构和第二隔离结构同时回刻蚀，以实现对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对所述第二隔离结构进行回刻蚀。进一步的，所述同一道回刻蚀工艺为SiCoNi刻蚀工艺。与现有技术相比，本专利技术的FinFET器件的制造方法具有以下有益效果：1、在相邻鳍片之间形成第一隔离结构并在单个鳍片上形成第二隔离结构后，在所述第一隔离结构、和第二隔离结构和硬掩膜层表面形成分立的牺牲层结构，利用分立的牺牲层结构为掩膜，保护第二隔离结构并对第一隔离结构进行第一次回刻蚀，使得第一隔离结构和第二隔离结构产生高度差，在移除所述分立的牺牲层结构以及硬掩膜层之后，再对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对第二隔离结构进行回刻蚀，使高出所述第一隔离结构的顶部的鳍片作为FinFET器件的鳍片，而高于所述鳍片的顶部的所述第二隔离结构作为FinFET器件的SDB隔离结构，该SDB隔离结构不会偏出现堆叠偏差，隔离性能良好，进而提高了器件性能。2、对包含所述第一隔离结构和第二隔离结构的器件表面沉积的牺牲层进行光刻和刻蚀而形成所述分立的牺牲层结构时，可以采用刻蚀半导体衬底而形成鳍片时所用的有源区反相光罩，因此避免使用额外的光罩，这大大降低了制造成本和时间。附图说明图1是现有技术中一种典型的FinFET器件的结构示意图；图2A至图2E是专利技术人熟知的一种具有SDB结构的FinFET器件制造过程中的器件结构示意图；图3是本专利技术具体实施例的FinFET器件的制造方法流程图；图4A至图8B是本专利技术具体实施例的FinFET器件制造过程中的器件剖面结构示意图。具体实施方式专利技术人熟知的一种具有SDB结构的FinFET器件制造过程如下：首先，请参考图2A，提供表面具有硬掩膜层201的半导体衬底200，通过有源区反相光罩(Activeareareversemask)对所述硬掩膜层201进行光刻(即ARphoto工艺)、刻蚀(即ARcut工艺)等工艺，以在所述硬掩膜层201中形成开口；以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体衬底200(即Finetch工艺)，所述硬掩膜层201的开口下方的半导体衬底200被去除，从而形成沿平行于半导体衬底200的一个方向排列分布的多个鳍片202，相邻的鳍片201之间具有第一沟槽203，至少一个鳍片201上还具有第二沟槽204；接着，请参考图2B，在第一沟槽203和第二沟槽204中形成线氧化层205(即LiningOxide工艺)后，沉积隔离材料206(即STIDEP工艺)以填满第一沟槽203和第二沟槽204，并对填充的隔离材料206进行顶部平坦化，直至与所述硬掩膜层201顶部齐平，获得填充与第一沟槽203中的第一隔离结构和填充与第二沟槽中的第二隔离结构；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FinFET器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层和硬掩膜层；对所述硬掩膜层、刻蚀阻挡层以及半导体衬底进行刻蚀，刻蚀停止在所述半导体衬底内，以在所述半导体衬底中形成多个鳍片，且相邻的所述鳍片之间具有第一沟槽，至少一个所述鳍片上具有第二沟槽；对所述第一沟槽和第二沟槽进行隔离材料填充，并平坦化所述隔离材料至所述硬掩膜层顶部表面，以形成填充在所述第一沟槽中的第一隔离结构以及填充在所述第二沟槽中的第二隔离结构；在所述第一隔离结构、第二隔离结构以及硬掩膜层的表面上覆盖牺牲层，刻蚀所述牺牲层至所述硬掩膜层顶部表面，以在沿所述单个鳍片的长度延伸方向上形成分立的牺牲层结构，所述分立的牺牲层结构完全覆盖所述第二隔离结构的顶部表面；对所述第一隔离结构进行第一次回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述硬掩膜层的顶部；移除所述分立的牺牲层结构以及所述硬掩膜层，并对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对第二隔离结构进行回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述鳍片的顶部，而所述第二隔离结构的顶部高于所述鳍片的顶部。

【技术特征摘要】
1.一种FinFET器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层和硬掩膜层；对所述硬掩膜层、刻蚀阻挡层以及半导体衬底进行刻蚀，刻蚀停止在所述半导体衬底内，以在所述半导体衬底中形成多个鳍片，且相邻的所述鳍片之间具有第一沟槽，至少一个所述鳍片上具有第二沟槽；对所述第一沟槽和第二沟槽进行隔离材料填充，并平坦化所述隔离材料至所述硬掩膜层顶部表面，以形成填充在所述第一沟槽中的第一隔离结构以及填充在所述第二沟槽中的第二隔离结构；在所述第一隔离结构、第二隔离结构以及硬掩膜层的表面上覆盖牺牲层，刻蚀所述牺牲层至所述硬掩膜层顶部表面，以在沿所述单个鳍片的长度延伸方向上形成分立的牺牲层结构，所述分立的牺牲层结构完全覆盖所述第二隔离结构的顶部表面；对所述第一隔离结构进行第一次回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述硬掩膜层的顶部；移除所述分立的牺牲层结构以及所述硬掩膜层，并对所述第一隔离结构进行第二次回刻蚀以及对第二隔离结构进行回刻蚀，使所述第一隔离结构的顶部低于所述鳍片的顶部，而所述第二隔离结构的顶部高于所述鳍片的顶部。2.如权利要求1所述的FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述多个鳍片沿平行于所述半导体衬底的方向均匀分布，所有所述第一沟槽的尺寸相同。3.如权利要求1所述的FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述第一沟槽和所述第二沟槽的深度相同，但宽度不同。4.如权利要求1所述的FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氧化物层，所述硬掩膜层为氮化物层或氮氧化物层。5.如权利要求1所述的FinFET器件的制造方法，其特征在于，对所述第一沟槽和第二沟槽进行隔离材料填充时，先在所述第一沟槽和第二沟槽的内壁形成一层线氧化层，然后采用高深宽比填充工艺在所述第一沟槽和第二沟槽中填充二氧化硅。6.如权利要求1所述的FinFET器件的制造方法，其特征在于，所述牺牲层为聚合物材料、非晶硅、多晶硅、氮化钛或氮化钽...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敬勇，王彦，肖芳元，
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