半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供基底，基底上具有鳍部，鳍部包括若干第一区和位于相邻第一区之间的第二区，鳍部第二区内具有开口；在基底上、鳍部侧壁和开口内具有初始隔离层；在初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上形成保护结构，保护结构包括：第一保护层和位于第一保护层侧壁的第二保护层，第一保护层密度较第二保护层密度大；采用刻蚀工艺去除部分初始隔离层，形成隔离层，隔离层的表面低于鳍部的顶部，且覆盖鳍部的部分侧壁。所形成的器件性能较好。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

A semiconductor structure and its forming method include: providing a base, having fins on the base, fins comprising a number of first regions and a second region between adjacent first regions, opening in the second region of fins, initial isolation layer on the base, side walls and openings of fins, and forming a preservation layer on the first region of the fin part on both sides of the initial isolation layer and the initial isolation layer. The protective structure includes: the first protective layer and the second protective layer located on the side wall of the first protective layer, the density of the first protective layer is higher than that of the second protective layer; the initial isolation layer is removed by etching process to form the isolation layer, and the surface of the isolation layer is lower than the top of the fin and covers part of the side wall of the fin. The device has good performance.

【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领域，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。为了进一步提高半导体器件的集成度，一种方法是在鳍部内形成隔离结构，后续在所述隔离结构上形成替代栅极结构。所述替代栅极结构用于改善后续形成的外延层的形貌。然而，形成所述替代栅极结构的难度较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以降低形成替代栅极结构的难度。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有鳍部，所述鳍部包括若干第一区和位于相邻第一区之间的第二区，所述鳍部第二区内具有开口；在所述基底上、鳍部的侧壁和开口内形成初始隔离层；在所述初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上形成保护结构，所述保护结构包括：第一保护层和位于第一保护层侧壁的第二保护层，第一保护层密度较所述第二保护层的密度大；采用刻蚀工艺去除部分初始隔离层，形成隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖鳍部的部分侧壁。可选的，所述第一保护层的厚度为：2纳米～30纳米。可选的，在形成所述隔离层的过程中，第一保护层和第二保护层的刻蚀选择比为：10：1～200：1。可选的，所述保护结构的形成步骤包括：在所述初始隔离层和鳍部上形成掩膜层，所述掩膜层具有掩膜开口，所述掩膜开口的底部暴露出初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区的顶部表面；在所述掩膜开口内形成所述保护结构。可选的，沿鳍部延伸方向上，所述掩膜开口的尺寸为：32纳米～80纳米。可选的，所述掩膜层的材料包括：氮化硅、非晶硅或者氮化钛。可选的，所述掩膜层的材料包括非晶硅或者氮化钛时，所述第一保护层的材料包括：氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或者氮硼化硅；所述第二保护层的材料包括：氧化硅。可选的，所述掩膜层的材料为氮化硅时，所述第一保护层的材料包括：氧化硅，所述第二保护层的材料包括：氧化硅；所述第一保护层的形成工艺包括：低压化学气相沉积工艺或者高温原子层沉积工艺；所述第二保护层的形成工艺包括：等离子体增强化学气相沉积工艺、高密度等离子体化学气相沉积工艺或者流体化学气相沉积工艺。可选的，所述第一保护层的形成工艺为：低压化学气相沉积工艺时，所述低压化学气相沉积工艺的参数包括：反应物包括硅源气体和氧源气体，所述硅源气体包括硅烷，所述硅源气体的流量为20标准毫升/每分钟～100标准毫升/每分钟，氧源气体包括一氧化二氮，所述氧源气体的流量为500标准毫升/每分钟～4800标准毫升/每分钟，压强为0.2托～8.5托，温度为750摄氏度～950摄氏度，时间为20秒～1000秒；所述第二保护层的形成工艺为：流体化学气相沉积工艺时，所述流体化学气相沉积工艺的参数包括：反应物包括硅源气体和氧源气体，硅源气体包括N(SiH3)3，氧源气体包括氧气，硅源气体的流量为20标准毫升/每分钟～10000标准毫升/每分钟，催化气体包括氨气，温度为30摄氏度～90摄氏度，压强为0.01托～10托。可选的，所述初始隔离层的材料包括：氧化硅。可选的，形成隔离层的工艺包括：湿法刻蚀工艺；所述湿法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀剂包括氢氟酸溶液，刻蚀剂的质量百分比浓度为0.1％～1％。可选的，在刻蚀去除部分初始隔离层的过程中，部分所述保护结构的顶部被去除。可选的，形成所述隔离层之后，还包括：在所述保护结构上形成替代栅极结构，所述替代栅极结构位于初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上；形成横跨所述鳍部部分第一区的栅极结构；形成所述栅极结构和替代栅极结构之后，在所述栅极结构两侧的鳍部第一区内形成外延层，所述外延层覆盖部分替代栅极结构的侧壁。可选的，所述外延层的形成步骤包括：以所述栅极结构和替代栅极结构为掩膜，在所述栅极结构两侧的鳍部第一区内形成源漏开口，所述源漏开口的侧壁和底部均暴露出基底；在所述源漏开口内形成所述外延层；所述基底的材料包括：硅；所述外延层的形成工艺包括外延生长工艺。可选的，沿鳍部延伸方向上，所述开口的尺寸为：20纳米～50纳米。相应的，本专利技术还提供一种采用上述方法形成的一种半导体结构，包括：基底，所述基底上具有鳍部，所述鳍部包括若干第一区和位于相邻第一区之间的第二区，所述鳍部的第二区内具有开口；所述开口内具有初始隔离层，所述初始隔离层上具有保护结构，所述保护结构包括：第一保护层和位于第一保护层侧壁的第二保护；所述基底上具有隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖鳍部的部分侧壁。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，去除部分初始隔离层，形成所述隔离层。在形成隔离层的过程中，所述保护结构的部分顶部也被去除。由于所述保护结构包括：第一保护层和位于第一保护层侧壁的第二保护层，因此，在去除部分所述初始隔离层的过程中，所述第一保护层的顶部和部分侧壁均被刻蚀，而所述第二保护层仅顶部表面被刻蚀。由于所述第一保护层的密度较第二保护层的密度大，因此，在形成隔离层的过程中，所述第一保护层的去除速率小于第二保护层的去除速率，使得第一保护层能够缩小保护结构顶部边缘区域的去除速率与保护结构中间区域的去除速率的差异，使得形成所述隔离层之后，所述保护结构的顶部表面相对平整，使得后续在所述保护结构上形成的替代栅极结构不易发生倾倒。进一步，替代栅极结构位于初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上。后续于栅极结构两侧的鳍部第一区内形成外延层时，所述替代栅极结构用于限制所述外延层的生长空间，避免相邻外延层桥接。附图说明图1至图3是一种半导体结构的形成过程的结构示意图；图4至图14是本专利技术第一实施例中半导体结构的形成过程的结构示意图。具体实施方式半导体结构的形成方法存在诸多问题，例如：形成替代栅极结构的难度较大较差。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形成替代栅极结构的难度较大较差的原因：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(图中未示出)，所述基底上具有鳍部100，所述鳍部100包括若干第一区A和位于相邻第一区A之间的第二区B，所述鳍部100第二区B内具有开口(图中未标出)；在所述基底、鳍部100的侧壁和开口内形成初始隔离层101；在所述初始隔离层101和鳍部100上形成掩膜层102，所述掩膜层102具有掩膜开口103，所述掩膜开口103的底部暴露出初始隔离层101和初始隔离层101两侧鳍部100的部分第一区A的顶部表面。请参考图2，在所述掩膜开口103(见图1)内形成保护结构104；形成保护结构104之后，去除掩膜层102，暴露出鳍部100部分第一区A以及部分初始隔离层101的顶部表面。请参考图3，去除掩膜层102之后本文档来自技高网...

【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：提供基底，所述基底上具有鳍部，所述鳍部包括若干第一区和位于相邻第一区之间的第二区，所述鳍部第二区内具有开口；在所述基底上、鳍部的侧壁和开口内具有初始隔离层；在所述初始隔离层和和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上形成保护结构，所述保护结构包括：第一保护层和位于所述第一保护层侧壁的第二保护层，第一保护层密度较所述第二保护层密度大；采用刻蚀工艺去除部分初始隔离层，形成隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖鳍部的部分侧壁。

【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：提供基底，所述基底上具有鳍部，所述鳍部包括若干第一区和位于相邻第一区之间的第二区，所述鳍部第二区内具有开口；在所述基底上、鳍部的侧壁和开口内具有初始隔离层；在所述初始隔离层和和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区上形成保护结构，所述保护结构包括：第一保护层和位于所述第一保护层侧壁的第二保护层，第一保护层密度较所述第二保护层密度大；采用刻蚀工艺去除部分初始隔离层，形成隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖鳍部的部分侧壁。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，所述第一保护层的厚度为：2纳米～30纳米。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，在形成所述隔离层的过程中，第一保护层和第二保护层的刻蚀选择比为：10：1～200：1。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，所述保护结构的形成步骤包括：在所述初始隔离层和鳍部上形成掩膜层，所述掩膜层具有掩膜开口，所述掩膜开口的底部暴露出初始隔离层和初始隔离层两侧的鳍部部分第一区的顶部表面；在所述掩膜开口内形成所述保护结构。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，沿鳍部延伸方向上，所述掩膜开口的尺寸为：32纳米～80纳米。6.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料包括：氮化硅、非晶硅或者氮化钛。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，所述掩膜层的材料包括非晶硅或者氮化钛时，所述第一保护层的材料包括：氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或者氮硼化硅；所述第二保护层的材料包括：氧化硅。8.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为氮化硅时，所述第一保护层的材料包括：氧化硅，所述第二保护层的材料包括：氧化硅；所述第一保护层的形成工艺包括：低压化学气相沉积工艺或者高温原子层沉积工艺；所述第二保护层的形成工艺包括：等离子体增强化学气相沉积工艺、高密度等离子体化学气相沉积工艺或者流体化学气相沉积工艺。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，所述第一保护层的形成工艺为：低压化学气相沉积工艺时，所述低压化学气相沉积工艺的参数包括：反应物包括硅源气体和氧源气体，所述硅源气体包括硅烷，所述硅源气体的流量为20标准毫升/每分钟～100标准毫升/每分钟，氧源气体包括一氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，洪中山，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11