半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，方法包括：在第一栅极结构的侧壁、以及第二区上形成第一侧墙膜；在第一区和第二区的第一侧墙膜表面、以及隔离结构上形成第一平坦层，第一区第一平坦层的整个顶部表面低于第一鳍部的顶部表面；在第一平坦层表面、暴露出的第一侧墙膜表面、以及第一鳍部和第一栅极结构上形成第一填充层，第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构的顶部表面，第一填充层的硬度大于第一平坦层的硬度；在第二区的第一填充层表面形成第一光刻胶层，第一光刻胶层暴露出第一区的第一填充层；以第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部和第一平坦层，在第一鳍部中形成第一凹陷。所述方法提高了半导体器件的性能。

Semiconductor devices and their formation methods

A semiconductor device and its forming method include: forming a first side wall film on the side wall of the first gate structure and on the second zone; forming a first flat layer on the first side wall film surface of the first zone and the second zone, and on the isolation structure; the whole top surface of the first flat layer of the first zone is lower than the top surface of the first fin; and exposing on the first flat layer surface. The first filling layer is formed on the surface of the first side wall film, the first fin and the first gate structure. The whole surface of the first filling layer in the first zone is higher than the top surface of the first gate structure, and the hardness of the first filling layer is greater than that of the first flat layer. The first photoresist layer is formed on the surface of the first filling layer in the second zone, and the first photoresist layer exposes the first filling layer in the first zone. The first filling layer, the first fin and the first flat layer are etched with the first photoresist layer as the mask, and the first depression is formed in the first fin. The method improves the performance of semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管的工作原理是：通过在栅极结构施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。而鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。然而，现有的鳍式场效应晶体管构成的半导体器件的性能较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供衬底，衬底包括第一区和第二区，衬底第一区上具有第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离结构；在隔离结构上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一鳍部、覆盖第一鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面；在第一栅极结构的侧壁、以及第二区上形成第一侧墙膜；在第一区和第二区的第一侧墙膜表面、以及隔离结构上形成第一平坦层，且第一区第一平坦层的整个顶部表面低于第一鳍部的顶部表面；在第一平坦层表面、暴露出的第一侧墙膜表面、以及第一鳍部和第一栅极结构上形成第一填充层，第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构的顶部表面，第一填充层的硬度大于第一平坦层的硬度；在第二区的第一填充层表面形成第一光刻胶层，且第一光刻胶层暴露出第一区的第一填充层；以第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部和第一平坦层，在第一栅极结构和第一栅极结构侧壁的第一侧墙膜两侧的第一鳍部中形成第一凹陷。可选的，所述第一填充层包括第一底部抗反射层；所述第一平坦层的材料包括含碳有机聚合物。可选的，所述第一底部抗反射层的材料包括含硅的碳氧化物。可选的，所述隔离结构的材料包括氧化硅；所述第一侧墙膜的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON。可选的，在形成所述第一平坦层之前，所述第一侧墙膜位于隔离结构表面、第一鳍部的侧壁和顶部、第一栅极结构的侧壁和顶部以及第二区上；所述第一平坦层覆盖隔离结构表面的第一侧墙膜、第一鳍部部分侧壁和第一栅极结构部分侧壁的第一侧墙膜、以及第二区的第一侧墙膜；第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构顶部的第一侧墙膜表面；以所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部、第一侧墙膜和第一平坦层，形成所述第一凹陷，且暴露出第一区隔离结构表面。可选的，形成所述第一平坦层的方法包括：在所述第一区和第二区的第一侧墙膜上形成第一平坦材料层，第一平坦材料层的整个表面高于第一栅极结构顶部的第一侧墙膜表面；回刻蚀所述第一平坦材料层，使第一平坦材料层形成第一平坦层。可选的，回刻蚀第一平坦材料层的工艺还刻蚀了第一鳍部顶部的第一侧墙膜、第一鳍部侧壁的部分第一侧墙膜以及部分第一鳍部；在形成第一光刻胶层之前，第一填充层位于第一平坦层表面、第一侧墙膜表面以及回刻蚀第一平坦材料层的工艺所暴露出的第一鳍部表面。可选的，在形成所述第一平坦层之前，第一区的第一侧墙膜位于第一栅极结构的侧壁和第一鳍部的侧壁，且暴露出隔离结构表面、第一鳍部顶部表面和第一栅极结构顶部；所述第一平坦层覆盖第一鳍部部分侧壁的第一侧墙膜、第一栅极结构部分侧壁的第一侧墙膜、以及第二区的第一侧墙膜，第一平坦层还位于隔离结构表面；以所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部、第一鳍部侧壁的第一侧墙膜和第一平坦层，形成所述第一凹陷，且暴露出第一区隔离结构表面。可选的，在形成第一栅极结构之前，所述隔离结构的顶部表面至第一鳍部的顶部表面具有第一距离；所述隔离结构上的第一平坦层具有第一厚度；所述第一凹陷具有第一深度；所述第一深度为第一距离的5％～10％，所述第一厚度为第一距离的20％～50％。可选的，当所述第一区用于形成P型鳍式场效应晶体管时，所述第二区用于形成N型鳍式场效应晶体管；当所述第一区用于形成N型鳍式场效应晶体管时，所述第二区用于形成P型鳍式场效应晶体管。可选的，还包括：形成所述第一凹陷后，去除第一光刻胶层、第一填充层和第一平坦层；去除第一光刻胶层、第一填充层和第一平坦层后，以第二区的第一侧墙膜、第一栅极结构侧壁的第一侧墙膜为掩膜在第一凹陷中外延生长第一源漏掺杂层。可选的，所述衬底第二区上具有第二鳍部，所述隔离结构还位于第二区上且覆盖第二鳍部的部分侧壁；所述半导体器件的形成方法还包括：在形成第一侧墙膜之前，在隔离结构上形成第二栅极结构，第二栅极结构横跨第二鳍部、覆盖第二鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面；形成第一侧墙膜后，第二区的第一侧墙膜位于第二栅极结构的侧壁和顶部、第二鳍部的侧壁和顶部以及第二区隔离结构表面。可选的，形成第一源漏掺杂层后，在第一区和第二区上形成第二侧墙膜，第二侧墙膜位于第一源漏掺杂层表面、第一区的第一侧墙膜和第一区隔离结构的表面、第一栅极结构顶部、以及第二区的第一侧墙膜表面；在第一区和第二区的第二侧墙膜表面形成第二平坦层，且第二区第二平坦层的整个顶部表面低于第二鳍部的顶部表面；在第一区和第二区上形成第二填充层，第二填充层位于第二平坦层表面、第二侧墙膜表面、以及第一侧墙膜、第二鳍部和第二栅极结构上，第二区第二填充层的整个表面高于第二栅极结构顶部的第二侧墙膜，第二填充层的硬度大于第二平坦层的硬度；在第一区的第二填充层表面形成第二光刻胶层，且第二光刻胶层暴露出第二区的第二填充层；以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀第二填充层、第二侧墙膜、第一侧墙膜、第二鳍部和第二平坦层，在第二栅极结构及第二栅极结构侧壁的第一侧墙膜和第二侧墙膜两侧的第二鳍部中形成第二凹陷，且暴露出第二区隔离结构表面。可选的，所述第二填充层的材料包括第二底部抗反射层；所述第二平坦层的材料包括含碳有机聚合物；所述第二侧墙膜的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON。可选的，所述第二底部抗反射层的材料包括含硅的碳氧化物。可选的，在形成第二栅极结构之前，所述隔离结构的顶部表面至第二鳍部的顶部表面具有第二距离；所述隔离结构上的第二平坦层具有第二厚度；所述第二凹陷具有第二深度；所述第二深度为第二距离的5％～10％，所述第二厚度为第二距离的20％～50％。可选的，形成所述第二平坦层的方法包括：在所述第一区和第二区的第二侧墙膜上形成第二平坦材料层，第二平坦材料层的整个表面高于第二栅极结构顶部的第二侧墙膜表面；回刻蚀所述第二平坦材料层，使第二平坦材料层形成第二平坦层。可选的，还包括：回刻蚀第二平坦材料层的工艺还刻蚀了第二鳍部顶部的第一侧墙膜和第二侧墙膜、第一鳍部侧壁的部分第一侧墙膜和部分第二侧墙膜、以及部分第一鳍部；在形成第二光刻胶层之前，第二填充层位于第二平坦层表面、第二侧墙膜表面、以及回刻蚀第二平坦材料层的工艺所暴露出的第一侧墙膜表面和第二鳍部表面。可选的，形成所述第二凹陷后，去除第二光刻胶层、第二填充层和第二平坦层；去除第二光刻胶层、第二填充层和第二平坦层后，以第一区的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，衬底包括第一区和第二区，衬底第一区上具有第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离结构；在隔离结构上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一鳍部、覆盖第一鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面；在第一栅极结构的侧壁、以及第二区上形成第一侧墙膜；在第一区和第二区的第一侧墙膜表面、以及隔离结构上形成第一平坦层，且第一区第一平坦层的整个顶部表面低于第一鳍部的顶部表面；在第一平坦层表面、暴露出的第一侧墙膜表面、以及第一鳍部和第一栅极结构上形成第一填充层，第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构的顶部表面，第一填充层的硬度大于第一平坦层的硬度；在第二区的第一填充层表面形成第一光刻胶层，且第一光刻胶层暴露出第一区的第一填充层；以第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部和第一平坦层，在第一栅极结构和第一栅极结构侧壁的第一侧墙膜两侧的第一鳍部中形成第一凹陷。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，衬底包括第一区和第二区，衬底第一区上具有第一鳍部和覆盖第一鳍部部分侧壁的隔离结构；在隔离结构上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一鳍部、覆盖第一鳍部的部分顶部表面和部分侧壁表面；在第一栅极结构的侧壁、以及第二区上形成第一侧墙膜；在第一区和第二区的第一侧墙膜表面、以及隔离结构上形成第一平坦层，且第一区第一平坦层的整个顶部表面低于第一鳍部的顶部表面；在第一平坦层表面、暴露出的第一侧墙膜表面、以及第一鳍部和第一栅极结构上形成第一填充层，第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构的顶部表面，第一填充层的硬度大于第一平坦层的硬度；在第二区的第一填充层表面形成第一光刻胶层，且第一光刻胶层暴露出第一区的第一填充层；以第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部和第一平坦层，在第一栅极结构和第一栅极结构侧壁的第一侧墙膜两侧的第一鳍部中形成第一凹陷。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一填充层包括第一底部抗反射层；所述第一平坦层的材料包括含碳有机聚合物。3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一底部抗反射层的材料包括含硅的碳氧化物。4.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述隔离结构的材料包括氧化硅；所述第一侧墙膜的材料为SiN、SiCN、SiBN或SiON。5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述第一平坦层之前，所述第一侧墙膜位于隔离结构表面、第一鳍部的侧壁和顶部、第一栅极结构的侧壁和顶部以及第二区上；所述第一平坦层覆盖隔离结构表面的第一侧墙膜、第一鳍部部分侧壁和第一栅极结构部分侧壁的第一侧墙膜、以及第二区的第一侧墙膜；第一区第一填充层的整个表面高于第一栅极结构顶部的第一侧墙膜表面；以所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部、第一侧墙膜和第一平坦层，形成所述第一凹陷，且暴露出第一区隔离结构表面。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一平坦层的方法包括：在所述第一区和第二区的第一侧墙膜上形成第一平坦材料层，第一平坦材料层的整个表面高于第一栅极结构顶部的第一侧墙膜表面；回刻蚀所述第一平坦材料层，使第一平坦材料层形成第一平坦层。7.根据权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，回刻蚀第一平坦材料层的工艺还刻蚀了第一鳍部顶部的第一侧墙膜、第一鳍部侧壁的部分第一侧墙膜以及部分第一鳍部；在形成第一光刻胶层之前，第一填充层位于第一平坦层表面、第一侧墙膜表面以及回刻蚀第一平坦材料层的工艺所暴露出的第一鳍部表面。8.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述第一平坦层之前，第一区的第一侧墙膜位于第一栅极结构的侧壁和第一鳍部的侧壁，且暴露出隔离结构表面、第一鳍部顶部表面和第一栅极结构顶部；所述第一平坦层覆盖第一鳍部部分侧壁的第一侧墙膜、第一栅极结构部分侧壁的第一侧墙膜、以及第二区的第一侧墙膜，第一平坦层还位于隔离结构表面；以所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀第一填充层、第一鳍部、第一鳍部侧壁的第一侧墙膜和第一平坦层，形成所述第一凹陷，且暴露出第一区隔离结构表面。9.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成第一栅极结构之前，所述隔离结构的顶部表面至第一鳍部的顶部表面具有第一距离；所述隔离结构上的第一平坦层具有第一厚度；所述第一凹陷具有第一深度；所述第一深度为第一距离的5％～10％，所述第一厚度为第一距离的20％～50％。10.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，当所述第一区用于形成P型鳍式场效应晶体管时，所述第二区用于形成N型鳍式场效应晶体管；当所述第一区用于形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
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