鳍状晶体管的制造方法技术

一种制造鳍状晶体管的方法，包括：利用隔离掩模，使提供在衬底上方的第一垫层图案化；利用所述隔离掩模和所述第一垫层，蚀刻所述衬底以形成沟槽；使用绝缘材料填充所述沟槽，以形成隔离结构；使用具有绝缘材料比第一垫层的高选择比的气体，蚀刻在沟槽中的隔离结构，以形成鳍状结构；在所述鳍状结构上方，形成栅极绝缘层；和在所述栅极绝缘层上方，形成导电层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造半导体器件的方法，更具体涉及一种制造鳍状晶 体管的方法。
技术介绍
当半导体器件变得高度集成时，传统的二维晶体管结构具有若干限制。 尤其是对于高速器件，二维晶体管结构往往不能满足所需的电流驱动。鳍状场效应晶体管(FET)和鞍型鳍片FET是试图克服上述限制的两种 实例。这些鳍状FET和鞍型鳍片FET通常使用三个表面作为通道，因此， 它们提供良好的电流驱动，并且改善背向偏压关联性。图1A~1D为说明鳍状晶体管制造方法的横截面图。图2示出通过图 1A ~ ID图中描述的方法制造的鳍状晶体管的上视图。在图1A ~ ID和图2 中，切割面X-X，的方向为沿有源区15A的主轴，而切割面Y-Y，的方向为 沿将形成栅电极19的区域。参考图1A,在衬底11上形成垫氧化物层12和垫氮化物层13,然后 利用隔离^^模(未图示)蚀刻垫氧化物层12和垫氮化物层13。利用塾氮化物 层13作为蚀刻阻挡层，蚀刻衬底ll至特定深度，以形成沟槽14。参考图 1B，沉积氧化物层直到沟槽14被填满。然后对晶片施以化学机械抛光 (CMP)，以形成场氧化物层15。场氧化物层15被用于隔离和限定有源区 15A。参考图1C，在图1C中所示的所得结构的特定区域上，形成线形鳍 状掩模16。利用鳍状掩模16作为蚀刻阻挡层，对场氧化物层15开槽至特 定深度，以形成鳍片17B。附图标记17A表示对场氧化物层15开槽之后 所得到的凹槽。参考图1D，移除鳍状掩模16，然后形成栅极氧化物层18 和栅电^J:(未示出)并图案化，以形成栅电极19。当形成鳍片17B时，鳍片17B的上部常常受到损伤。特别是在蚀刻场 氧化物层15时，鳍片17B的上部常常被蚀刻掉。如图1C所示，这种损失可能在上方向和横方向T和L上发生。图3A示出具有受损上部的鳍片的图象。由于鳍片上部的损失，导致 产生锥形顶。如上所述，当利用氧化物蚀刻气体蚀刻场氧化物层时，通常 造成鳍片上部的损失。具体而言，当垫氮化物层13因氧化物蚀刻气体而不 足以起到蚀刻阻挡层的作用时，常常造成鳍片上部的损失。鳍片处于将要形成通道的区域中，而且通常决定晶体管的形状。如果 鳍片具有小的临界尺寸(CD)，则鳍片上部的损失常常导致鳍片CD的减小。 因此，如果鳍片可能成为尖锐的锥形，则可能难以实现通道所期望的CD 再现性。与上述鳍片上部的损失类似，当形成用于鞍型鳍片FET的鞍型鳍片图 案时，鳍片图案的上部4艮可能受到损伤。此外，当形成鳍片或鞍型鳍片图 案的场氧化物层的凹槽深度增加时，鳍片或鞍型鳍片图案的上部损失趋于 增加。图3B示出受损鞍型鳍片的图象。由于受到严重的损伤(损失)，导致 鞍型鳍片图案常常呈现锥形的上部.
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案涉及鳍片晶体管的制造方法，该方法适合在隔 离层开槽期间减少鳍片的上部损伤。本专利技术的另 一 实施方案涉及鞍型鳍片晶体管的制造方法，该方法适合 减少鞍型鳍片的上部损伤。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种制造鳍片晶体管的方法。该 方法包括利用隔离掩模，使提供在衬底上方的第一垫层图案化；利用所述 隔离掩模和所述第一垫层，蚀刻所述衬底以形成沟槽；使用绝缘材料填充 所述沟槽，以形成隔离结构；使用具有绝缘材料/第一垫层的高选择比的气 体，蚀刻所述沟槽中的隔离结构以形成鳍状结构；在所述鳍状结构上方形 成栅极绝缘层；和在所述栅极绝缘层上方形成导电层。根据本专利技术的另 一方面，本专利技术提供一种制造鞍型鳍片晶体管的方法。 该方法包括在衬底上方形成塾层；蚀刻衬底以形成第一和第二沟槽，所述 第一和第二沟槽限定二者之间的部分衬底；使用绝缘材料填充所述第一和 第二沟槽，以分别形成第一和第二隔离结构，其中所述垫层提供在所述部 分衬底的上方；使用具有隔离材料/垫层的高选择比的气体，蚀刻所述第一 和第二隔离结构，使得所述部分衬底突出于被蚀刻的第一和第二隔离结构 的上表面上方；移除所述垫层，以暴露出所述部分衬底的上表面；和蚀刻 所述部分衬底，以减少所述部分的高度，从而形成鞍型鳍片。附图说明图1A 1D示出鳍片晶体管的制造方法。图2示出通过图1A 1D所述方法制造的鳍片晶体管的上视图。图3A示出为具有受损上部的鳍片的图象。图3B示出具有受损上部的鞍型鳍片的图象。图4A~4E是示出根据本专利技术一个实施方案的鳍片晶体管的制造方法 的横截面图。图5示出通过图4A 4E所述方法制造的鳍片晶体管的上视图。图6示出根据本专利技术实施方案的具有受损上部的鳍片的图象。图7A 7E是示出根据本专利技术另一实施方案的鞍型鳍片晶体管的制造 方法的横截面图。图8示出通过图7A 7E所述方法制造的鞍型鳍片晶体管的上视图。具体实施方式图4A ~ 4E是示出根据本专利技术一个实施方案的鳍片晶体管的制造方法 的横截面图。图5示出通过图4A 4E所述方法制造的鳍片晶体管的上视 图。在图4A 4E和图5中，切割面A-A，的方向是沿有源区25A的主轴， 而切割面B-B，的方向是沿将要形成栅电极29的区域。参考图4A，在衬底21上方形成第一垫层22和第二垫层23。第一垫 层22包括氧化物基材料，以下称为垫氧化物层。第二垫层23包括氮化物 基材料，以下称为垫氮化物层。垫氧化物层22用于减緩由垫氮化物层23 所产生的应力。垫氮化物层23的功能是用作对抗后续的化学机械抛光 (CMP)和鳍片蚀刻的阻挡层。垫氮化物层23形成的厚度约为100A或M (例如，约100A 2500A)。利用隔离掩模41蚀刻垫氮化物层23和垫氧化物层22，以暴露出隔离 区域。利用隔离掩模41和垫氮化物层23作为蚀刻阻挡层，蚀刻衬底21 的暴露部分至特定深度，以形成沟槽24。沟槽24是将要填充场氧化物层 的区域，并且具有约2000A或更深的深度。参考图4B,移除隔离掩模41。绝缘层，更具体是氧化物基层填充沟 槽24。氧化物基层可以是通过高密度等离子体(HDP)法沉积的氧化物层。 作为替代方案，氧化物基层可以通过由玻璃上旋涂(SOG)法首先涂布氧化 物层，然后在其上沉积HDP氧化物层而形成。然后对绝缘层进行化学和 机械抛光。在化学机械抛光(CMP)期间，垫氮化物层23的功能是作为研磨 停止层。在CMP之后，形成填满沟槽24的场氧化物层25。场氧化物层 25被用来隔离和限定有源区25A。参考图4C,在图4B所示的所得结构上涂布光刻胶层，并且通过光刻 法制成图案，以形成掩模26。掩模26在将要形成栅级线的区域中提供线 型开口。掩模26同时暴露出部分有源区25A和场氧化物层25。利用掩模26将场氧化物层25开槽(或蚀刻)至特定深度。凹槽深度应 为约50(Li或更深(例如，约500A 1500A)。场氧化物层25仍保留在沟槽 24中，以覆盖沟槽24的底部表面。在本实施方案中，掩模26限定在沿有 源区25A主轴的方向上宽度窄于沟槽24的开口。因此，部分场氧化物层 25保留在沟槽24的侧壁上(参见切割面A-A，)。在蚀刻步骤之后，部分有源区25A突出(或暴露)，并且有源区25A的 突出部分被称为鳍片27B。附图标记27A表示在场氧化物层25被开槽之 后所得到的开口区域。如图4C所示，鳍片27B的高JL&本上和场氧化物 层25的凹槽深度相同，即为约500A或更高。当通过蚀刻对场氧化物层25开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造鳍状晶体管的方法，该方法包括：利用隔离掩模，使提供在衬底上方的第一垫层图案化；利用所述隔离掩模和所述第一垫层，蚀刻所述衬底以形成沟槽；使用绝缘材料填充所述沟槽，以形成隔离结构；使用具有绝缘材料对第一垫层的高选择比的气体，蚀刻在所述沟槽中的隔离结构，以形成鳍状结构；在所述鳍状结构上方，形成栅极绝缘层；和在所述栅极绝缘层上方，形成导电层。

【技术特征摘要】
KR 2006-9-29 10-2006-00964681.一种制造鳍状晶体管的方法，该方法包括利用隔离掩模，使提供在衬底上方的第一垫层图案化；利用所述隔离掩模和所述第一垫层，蚀刻所述衬底以形成沟槽；使用绝缘材料填充所述沟槽，以形成隔离结构；使用具有绝缘材料对第一垫层的高选择比的气体，蚀刻在所述沟槽中的隔离结构，以形成鳍状结构；在所述鳍状结构上方，形成栅极绝缘层；和在所述栅极绝缘层上方，形成导电层。2. 权利要求l的方法，其中所述第一垫层包含氮化物基材料，所述方法还 包括在所述衬底上方形成第二垫层，其中所述第二垫层提供在所述衬底和所 述第一垫层之间；和在形成所述栅极绝缘层之前，先移除所述第一垫层。3. 权利要求2的方法，其中蚀刻隔离结构包括使用气体，所述气体包括选 自高碳含量的气体、高碳和氢含量的气体、及其组合的其中之一。4. 权利要求3的方法，其中所述高碳含量的气体包括CxFy气体，其中x》2 和y^1。5. 权利要求4的方法，其中所述CxFy气体包括选自C2F6、 C3F8、 C4F6和 CsFs中的一种气体。6. 权利要求3的方法，其中所述高碳和氢含量的气体包括CxHyFz气体， 其中x^1， y》2和z21。7. 权利要求6的方法，其中所述CxHyFz气体包括CH2F。8. 权利要求2的方法，其中移除所述第一垫层包括使用湿化学品。9. 权利要求8的方法，其中所述湿化学品包括磷酸(H3P04)溶液。10. 权利要求9的方法，其中所述隔离结构被蚀刻至500A或更大的厚度。11. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光玉，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]