外延鳍状结构的制作方法技术

本发明专利技术公开一种外延鳍状结构的制作方法，其包括下列步骤。提供基底，并于基底中形成凹槽。在基底上形成外延层。外延层部分形成于凹槽内且部分形成于凹槽之外。外延层具有一凹陷形成于外延层的上表面上，且凹陷于基底的厚度方向上对应凹槽。在外延层上共形地形成氮化物层，并于氮化物层上形成氧化物层。进行第一平坦化制作工艺，用以移除部分的氧化物层。第一平坦化制作工艺停止在氮化物层上。对位于凹槽内的外延层进行图案化，用以形成至少一外延鳍状结构。

Fabrication Method of Epitaxial Fin Structure

【技术实现步骤摘要】
外延鳍状结构的制作方法
本专利技术涉及外延鳍状结构的制作方法，尤其是涉及一种具有平坦化制作工艺的外延鳍状结构的制作方法。
技术介绍
随着场效晶体管(fieldeffecttransistors，FETs)元件尺寸持续地缩小，现有的平面式(planar)场效晶体管元件的发展已面临到制作工艺上的极限。因此，为了克服制作工艺限制，以非平面(non-planar)的场效晶体管元件例如鳍式场效晶体管(finfieldeffecttransistor，FinFET)元件来取代平面晶体管元件已成为目前业界的发展趋势。由于鳍状场效晶体管元件的立体结构可增加栅极与鳍状结构的接触面积，故可进一步增加栅极对于载流子通道区域的控制，从而降低小尺寸元件面临的漏极引发能带降低(draininducedbarrierlowering，DIBL)效应，并可以抑制短通道效应(shortchanneleffect，SCE)。此外，由于鳍状场效晶体管元件在同样的栅极长度下可具有更宽的通道宽度，因而可获得较高的漏极电流。
技术实现思路
本专利技术提供了一种外延鳍状结构的制作方法，利用于外延层上形成氮化物层与氧化物层之后进行平坦化制作工艺，由此改善外延层的平坦度，并改善所形成的外延鳍状结构的高度一致性。本专利技术的一实施例提供一种外延鳍状结构的制作方法，包括下列步骤。首先，提供一基底。在基底中形成一凹槽。在基底上形成一外延层。外延层部分形成于凹槽内且部分形成于凹槽之外。外延层具有一凹陷形成于外延层的上表面上，且凹陷于基底的厚度方向上对应凹槽。在外延层上共形地形成一氮化物层，并于氮化物层上形成一氧化物层。进行一第一平坦化制作工艺，用以移除部分的氧化物层，且第一平坦化制作工艺停止在氮化物层上。对位于凹槽内的外延层进行图案化，用以形成至少一外延鳍状结构。附图说明图1至图8为本专利技术第一实施例的外延鳍状结构的制作方法示意图，其中图2为图1之后的状况示意图；图3为图2之后的状况示意图；图4为图3之后的状况示意图；图5为图4之后的状况示意图；图6为图5之后的状况示意图；图7为图6之后的状况示意图；图8为图7之后的状况示意图；图9与图10为本专利技术第二实施例的外延鳍状结构的制作方法示意图，其中图10为图9之后的状况示意图。主要元件符号说明10基底11阱区20氧化物掩模层21图案化光致抗蚀剂层30外延层30F外延鳍状结构30R凹陷30S上表面31缓冲层41氮化物层42氧化物层51第一掩模层52第二掩模层60浅沟槽隔离91第一平坦化制作工艺92第二平坦化制作工艺DP深度RS凹槽TK厚度Z厚度方向具体实施方式为使熟悉本专利技术所属
的一般技术者能更进一步了解本专利技术，下文特列举本专利技术的数个优选实施例，并配合附图，详细说明本专利技术的构成内容及所欲达成的功效。请参阅图1至图8。图1至图8所绘示为本专利技术第一实施例的外延鳍状结构的制作方法示意图，其中图2绘示了图1之后的状况示意图，图3绘示了图2之后的状况示意图，图4绘示了图3之后的状况示意图，图5绘示了图4之后的状况示意图，图6绘示了图5之后的状况示意图，图7绘示了图6之后的状况示意图，而图8绘示了图7之后的状况示意图。本实施例的外延鳍状结构的制作方法可包括下列步骤。首先，如图1所示，提供一基底10。在一些实施例中，基底10可包括硅基底、绝缘层覆硅(silicon-on-insulator，SOI)基底或其他适合材料所形成的基底。然后，在基底10上形成一氧化物掩模层20，并于氧化物掩模层20上形成一图案化光致抗蚀剂层21。氧化物硬掩模20可包括氧化硅或其他适合的氧化物材料。在一些实施例中，图案化光致抗蚀剂层21可搭配一蚀刻制作工艺移除部分的氧化物硬掩模20而暴露出部分的基底10，然后可进行一离子注入制作工艺，将掺质注入未被图案化光致抗蚀剂层21覆盖的基底10内用以形成一阱区11，而形成有阱区11的部分可于后续制作工艺中制作例如鳍状结构晶体管等主动元件，但并不以此为限。在一些实施例中，用以形成阱区11的离子注入制作工艺所注入的掺质可依据所制作的晶体管的型态而有所不同，故阱区11可包括N型阱区或P型阱区。之后，如图1与图2所示，在基底10中形成一凹槽RS。在一些实施例中，凹槽RS可利用图案化光致抗蚀剂层21为掩模进行另一蚀刻制作工艺将部分包括阱区11的基底10移除而形成，但并不以此为限。在一些实施例中，也可先将图案化光致抗蚀剂层21移除，再利用氧化物硬掩模20为掩模进行蚀刻制作工艺而于基底10中形成凹槽RS。换句话说，氧化物掩模层20可于形成凹槽RS之前形成于基底10上。此外，在一些实施例中，也可视需要先于基底10中形成凹槽RS，并于凹槽RS形成之后再于基底10中以及凹槽RS的下方形成阱区11。然后，如图2至图3所示，将图案化光致抗蚀剂层21移除之后，在基底10上形成一外延层30。外延层30可部分形成于凹槽RS内且部分形成于凹槽RS之外。在一些实施例中，凹槽RS可被外延层30填满，而外延层30的上表面30S可于垂直方向(例如基底10的厚度方向Z)上高于基底10的上表面以及氧化物硬掩模20的上表面。因此，部分的位于凹槽RS之外的外延层30可于基底10的厚度方向Z上位于氧化物硬掩模20上，但并不以此为限。此外，外延层30的厚度TK可大于凹槽RS的深度DP，例如凹槽RS的深度DP可约为500埃(angstrom)，而外延层30的厚度TK可约为1250埃。在一些实施例中，外延层30可利用一成长制作工艺例如选择性外延成长(selectiveepitaxialgrowth，SEG)制作工艺形成，但并不以此为限。在本实施例中，外延层30可由锗化硅(SiGe)所构成，但并不以此为限。在一些实施例中，外延层30也可视需要由硅、锗、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、砷化铟镓(InGaAs)、磷化铟铝(InAlP)以及III-V族半导体材料中的任何一者或任何组合所构成。形成外延层30时，受到基底10以及凹槽RS的地形影响，外延层30会具有一凹陷30R形成于外延层30的上表面30S上，且凹陷30R于基底10的厚度方向Z上对应凹槽RS。换句话说，位于氧化物硬掩模20上的外延层30的上表面30S可于基底10的厚度方向Z上高于凹陷30R的表面。接着，如图4所示，在外延层30上共形地(conformally)形成一氮化物层41，并于氮化物层41上形成一氧化物层42。氮化物层41可包括氮化硅或其他适合的氮化物材料，而氧化物层42可包括氧化硅或其他适合的氧化物材料。氮化物层41与氧化物层42可由沉积制作工艺例如化学气相沉积(chemicalvapordeposition)形成，但并不以此为限。氮化物层41的一部分以及氧化物层42的一部分可形成于外延层30的凹陷30R中，而氮化物层41的另一部分以及氧化物层42的另一部分可形成于外延层30的凹陷30R之外。外延层30的凹陷30R可被氮化物层41以及氧化物层42填满。此外，由于氮化物层41可用于后续平坦化制作工艺的停止层，且氮化物层41需共形地形成于外延层30的上表面30S以及凹陷30R的表面上，故氮化物层41所需的厚度相对较薄。此外，氧化物层42需将凹陷30R中的剩余空间填满，故氧化物层42所需的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延鳍状结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一基底；在该基底中形成一凹槽；在该基底上形成一外延层，其中该外延层部分形成于该凹槽内且部分形成于该凹槽之外，该外延层具有一凹陷形成于该外延层的上表面上，且该凹陷于该基底的厚度方向上对应该凹槽；在该外延层上共形地形成一氮化物层；在该氮化物层上形成一氧化物层；进行一第一平坦化制作工艺，用以移除部分的该氧化物层，其中该第一平坦化制作工艺停止在该氮化物层上；以及对位于该凹槽内的该外延层进行图案化，用以形成至少一外延鳍状结构。

【技术特征摘要】
1.一种外延鳍状结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一基底；在该基底中形成一凹槽；在该基底上形成一外延层，其中该外延层部分形成于该凹槽内且部分形成于该凹槽之外，该外延层具有一凹陷形成于该外延层的上表面上，且该凹陷于该基底的厚度方向上对应该凹槽；在该外延层上共形地形成一氮化物层；在该氮化物层上形成一氧化物层；进行一第一平坦化制作工艺，用以移除部分的该氧化物层，其中该第一平坦化制作工艺停止在该氮化物层上；以及对位于该凹槽内的该外延层进行图案化，用以形成至少一外延鳍状结构。2.如权利要求1所述的外延鳍状结构的制作方法，其中该氮化物层的一部分以及该氧化物层的一部分形成于该外延层的该凹陷中。3.如权利要求2所述的外延鳍状结构的制作方法，其中形成于该凹陷中的该氮化物层以及该氧化物层于该第一平坦化制作工艺之后留在该凹陷中。4.如权利要求1所述的外延鳍状结构的制作方法，还包括：在该第一平坦化制作工艺之后以及形成该外延鳍状结构之前，进行一第二平坦化制作工艺，用以移除该氧化物层、该氮化物层以及位于该凹槽之外的该外延层。5.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢柏光，曾冠豪，林毓翔，蔡世鸿，曾于庭，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71