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，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括隔离区和位于所述隔离区两侧的器件区，所述鳍部隔离区中具有开口，所述开口在垂直于所述鳍部延伸方向上贯穿所述鳍部；在所述衬底上和开口中形成初始隔离结构，所述初始隔离结构覆盖所述鳍部侧壁；对所述初始隔离结构进行刻蚀处理，减小所述初始隔离结构的厚度，形成隔离结构，所述隔离结构表面低于所述鳍部顶部表面；在所述开口中的隔离结构上形成隔离层。其中，所述刻蚀处理的刻蚀工艺的选择较灵活，从而可以通过选择合适的刻蚀反应物以及刻蚀工艺参数以减小刻蚀处理过程对鳍部的损耗，改善所形成半导体结构的性能。

Semiconductor structure and its formation method

The invention provides a semiconductor structure and a forming method, in which the forming method includes: providing a substrate with a fin part on the substrate, the fin part including an isolating area and a device area located on both sides of the isolation area, the fin part isolation area having an opening, and the opening perpendicular to the fin extension direction. An initial isolation structure is formed on the substrate and in the opening, the initial isolation structure covers the fin side wall, and the initial isolation structure is etched, reducing the thickness of the initial isolation structure and forming an isolating structure, and the isolation structure surface is lower than the top surface of the fin part. An isolation layer is formed on the isolation structure of the opening. The etching process of the etching is more flexible, thus the loss of the fins can be reduced by selecting the appropriate etching reactant and the etching process parameters, and the performance of the semiconductor structure can be improved.

【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
随着半导体器件集成度的提高，晶体管的关键尺寸不断缩小。然而，随着晶体管尺寸的急剧减小，栅介质层厚度与工作电压不能相应改变使抑制短沟道效应的难度加大，使晶体管的沟道漏电流增大。鳍式场效应晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)的栅极成类似鱼鳍的叉状3D架构。FinFET的沟道凸出衬底表面形成鳍部，栅极覆盖鳍部的顶面和侧壁，从而使反型层形成在沟道各侧上，可于鳍部的两侧控制电路的接通与断开。这种设计能够增加栅极对沟道区的控制，从而能够很好地抑制晶体管的短沟道效应。然而，鳍式场效应晶体管仍然存在短沟道效应。此外，为了进一步减小短沟道效应对半导体器件的影响，降低沟道漏电流。半导体
引入了应变硅技术，应变硅技术的方法包括：在栅极结构两侧的鳍部中形成凹槽；通过外延生长工艺在所述凹槽中形成源漏掺杂区。为了减少鳍部边缘形成所述凹槽的过程中暴露出鳍部周围的隔离结构，而使所形成的源漏掺杂区结构不完整，导致对沟道的应力减小，在形成所述凹槽之前在所述鳍部边缘形成伪栅结构。现有技术为了提高半导体结构的集成度，一般在相邻鳍部边缘和隔离结构上形成一个伪栅极结构。然而，现有的半导体结构的形成方法形成的半导体结构的性能较差。
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及其形成方法，能够改善半导体结构性能。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，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括隔离区和位于所述隔离区两侧的器件区，所述鳍部隔离区中具有开口，所述开口在垂直于所述鳍部延伸方向上贯穿所述鳍部；在所述衬底上和开口中形成初始隔离结构，所述初始隔离结构覆盖所述鳍部侧壁；对所述初始隔离结构进行刻蚀处理，减小所述初始隔离结构的厚度，形成隔离结构，所述隔离结构表面低于所述鳍部顶部表面；在所述开口中的隔离结构上形成隔离层。可选的，所述初始隔离结构表面高于或齐平于所述鳍部顶部表面。可选的，所述刻蚀处理的工艺包括各向同性干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选的，所述刻蚀处理的工艺包括各向同性干法刻蚀工艺；刻蚀处理的工艺参数包括：刻蚀气体包括HF；反应温度为180℃～220℃。可选的，所述刻蚀处理对所述隔离结构与所述鳍部的刻蚀选择比值大于100。可选的，形成所述隔离结构的工艺包括：流体化学气相沉积工艺。可选的，所述隔离结构的材料为氧化硅。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅或氮氧化硅。可选的，形成所述隔离层的步骤包括：在所述隔离结构上形成牺牲层，所述牺牲层暴露出所述开口中的隔离结构；在所述牺牲层上以及所述开口中的隔离结构上形成初始隔离层；去除所述牺牲层上的初始隔离层，形成隔离层；去除所述牺牲层上的初始隔离层之后，去除所述牺牲层。可选的，形成所述初始隔离层的工艺包括原子层沉积工艺。可选的，所述牺牲层的材料为抗反射涂层或有机介质层。可选的，去除所述牺牲层上的初始隔离层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选的，形成所述隔离层之后，还包括：形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述鳍部部分侧壁和顶部表面；在所述隔离层上形成伪栅极结构；通过外延生长工艺在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂层。可选的，所述隔离层表面高于或者平齐于所述鳍部顶部表面；所述伪栅极结构还位于所述开口侧壁的鳍部部分顶部上。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括隔离区和位于所述隔离区两侧的器件区，所述鳍部隔离区中具有开口，所述开口在垂直于所述鳍部延伸方向上贯穿所述鳍部；位于所述衬底上和所述开口中的隔离结构，所述开口中的隔离结构表面与所述器件区的隔离结构表面齐平，所述隔离结构表面低于所述鳍部顶部表面；位于所述开口中隔离结构上的隔离层。可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。可选的，所述隔离层表面高于或者平齐于所述鳍部顶部表面。可选的，还包括：横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述鳍部部分侧壁和顶部表面；位于所述隔离层上的伪栅极结构。可选的，所述隔离层表面高于或者平齐于所述鳍部顶部表面；所述伪栅极结构还位于所述开口周围的鳍部部分顶部上。可选的，所述隔离结构的材料为氧化硅。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，在形成所述隔离层之前，对衬底上和开口内的所述初始隔离结构同时进行刻蚀处理，以形成隔离结构。由于刻蚀初始隔离结构的工艺在形成隔离层之前进行，所述刻蚀工艺能够精确控制所形成的隔离结构的形貌，且难以对隔离层的形貌造成影响，所述刻蚀处理的刻蚀工艺的选择较灵活，从而可以通过选择合适的刻蚀反应物以及刻蚀工艺参数以减小刻蚀处理过程对鳍部的损耗，改善所形成半导体结构的性能。进一步，所述刻蚀处理的工艺包括各向同性干法刻蚀或湿法刻蚀工艺。各向同性干法刻蚀或湿法刻蚀工艺不具有方向性，对鳍部的损耗小，从而能够降低刻蚀处理对鳍部的损耗。进一步，所述隔离层表面高于或者平齐于所述鳍部顶部表面，能够使伪栅极结构覆盖所述开口周围的部分所述鳍部顶部，从而在形成源漏掺杂层的过程中，能够使伪栅极结构保护邻近所述隔离层的部分鳍部，从而避免所述开口侧壁的鳍部暴露出所述隔离层，进而能够形成结构完整的源漏掺杂层。本专利技术技术方案提供的半导体结构中，所述开口中的隔离结构表面与所述器件区的隔离结构表面齐平，能够使形成所述隔离结构的工艺更灵活，从而可以通过选择合适的隔离结构形成工艺，减小刻蚀处理过程对鳍部的损耗，改善所形成半导体结构的性能。进一步，伪栅极结构表面高于或者平齐鳍部顶部，能够减小鳍部与伪栅极结构之间的漏电。附图说明图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图；图4至图14是本专利技术的半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式半导体结构的形成方法存在诸多问题，例如：所形成的半导体结构的性能较差。现结合一种半导体结构的形成方法，分析所述形成方法形成的半导体结构性能较差的原因：图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图。请参考图1，提供基底，所述基底包括：衬底100和位于衬底100上相邻的第一鳍部101和第二鳍部102，所述第一鳍部101和第二鳍部102延伸方向相同。继续参考图1，通过流体化学沉积工艺在所述衬底100上形成隔离结构110，所述隔离结构110覆盖所述第一鳍部101和第二鳍部102侧壁，所述隔离结构110表面与所述第一鳍部101和所述第二鳍部102顶部表面平齐。请参考图2，在所述第一鳍部101和第二鳍部102之间的隔离结构110上形成保护层131。请参考图3，以所述保护层131为掩膜刻蚀所述隔离结构110，使隔离结构110表面低于第一鳍部101和第二鳍部102顶部表面。其中，所述半导体结构的形成方法中，通过流体化学气相沉积工艺形成所述隔离结构110，流体化学气相沉积工艺能够使隔离结构110充分填充所述第一鳍部101和第二鳍部102之间的间隙。然而，所述流体化学气相沉积工艺形成的隔离结构110致密度差，容易被刻蚀。在刻蚀所述隔离结构110的过程中，由于隔离结构110致密度差，第一鳍部101与第二鳍部102之间的隔离结构110也容易本文档来自技高网...

【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，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括隔离区和位于所述隔离区两侧的器件区，所述鳍部隔离区中具有开口，所述开口在垂直于所述鳍部延伸方向上贯穿所述鳍部；在所述衬底上和开口中形成初始隔离结构，所述初始隔离结构覆盖所述鳍部侧壁；对所述初始隔离结构进行刻蚀处理，减小所述初始隔离结构的厚度，形成隔离结构，所述隔离结构表面低于所述鳍部顶部表面；在所述开口中的隔离结构上形成隔离层。

【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，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括隔离区和位于所述隔离区两侧的器件区，所述鳍部隔离区中具有开口，所述开口在垂直于所述鳍部延伸方向上贯穿所述鳍部；在所述衬底上和开口中形成初始隔离结构，所述初始隔离结构覆盖所述鳍部侧壁；对所述初始隔离结构进行刻蚀处理，减小所述初始隔离结构的厚度，形成隔离结构，所述隔离结构表面低于所述鳍部顶部表面；在所述开口中的隔离结构上形成隔离层。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，所述初始隔离结构表面高于或齐平于所述鳍部顶部表面。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述刻蚀处理的工艺包括各向同性干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。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，所述刻蚀处理的工艺包括各向同性干法刻蚀工艺；刻蚀处理的工艺参数包括：刻蚀气体包括HF；反应温度为180℃～220℃。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，所述刻蚀处理对所述隔离结构与所述鳍部的刻蚀选择比值大于100。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，形成所述隔离结构的工艺包括：流体化学气相沉积工艺。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述隔离结构的材料为氧化硅。8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氧化硅或氮氧化硅。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，形成所述隔离层的步骤包括：在所述隔离结构上形成牺牲层，所述牺牲层暴露出所述开口中的隔离结构；在所述牺牲层上以及所述开口中的隔离结构上形成初始隔离层；去除所述牺牲层上的初始隔离层，形成隔离层；去除所述牺牲层上的初始隔离层之后，去除所述牺牲层。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青鹏，毛刚，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