半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有掩膜层，且所述半导体衬底内具有相互隔离的第一开口；在所述第一开口侧壁形成保护层；以所述保护层和掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口；刻蚀所述第二开口的侧壁，使所述第二开口的侧壁向半导体衬底内凹陷；在刻蚀所述第二开口的侧壁之后，去除所述保护层和掩膜层，相邻第一开口和第二开口之间的半导体衬底形成鳍部。所述半导体结构的形成工艺简单，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，晶体管的栅极尺寸也越来越短。然而，晶体管的栅极尺寸变短会使晶体管产生短沟道效应，进而产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(Fin FET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，请参考图1，是现有技术的鳍式场效应管的立体结构示意图，包括:半导体衬底10 ;位于所述半导体衬底10上凸出的鳍部14，所述鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；覆盖所述半导体衬底10表面以及鳍部14侧壁的一部分的介质层11，所述介质层11的表面低于所述鳍部14的顶部；横跨所述鳍部14的顶部和侧壁的栅极结构12，所述栅极结构12包括栅介质层(未示出)和位于所述栅介质层上的栅电极(未示出)。需要说明的是，对于鳍式场效应管，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。随着工艺节点的进一步缩小，现有技术的鳍式场效应管短沟道效应日趋明显，性能不良；为了进一步抑制鳍式场效应管的短沟道效应，现有技术提出了一种“ Ω ”形鳍式场效应管(Ω-fin FET);所述“ Ω ”形鳍式场效应管的鳍部包括第一子鳍部、和位于所述第一子鳍部表面的第二子鳍部，所述第一子鳍部的侧壁向鳍部内凹陷，使第一子鳍部的宽度小于所述第二子鳍部的宽度，从而增加了栅极结构与鳍部的接触面积，以抑制短沟道效应。然而，现有技术的“ Ω ”形鳍式场效应管形成工艺复杂，不利于推广。更多鳍式场效应管及形成方法请参考专利号为US 7868380 B2的美国专利文件。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高鳍式场效应管的性能，并简化“ Ω ”形鳍式场效应管的形成工艺。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有掩膜层，且所述半导体衬底内具有相互隔离的第一开口 ；在所述第一开口侧壁形成保护层；以所述保护层和掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口 ；刻蚀所述第二开口的侧壁，使所述第二开口的侧壁向半导体衬底内凹陷；在刻蚀所述第二开口的侧壁之后，去除所述保护层和掩膜层，相邻第一开口和第二开口之间的半导体衬底形成鳍部。可选地，所述刻蚀第二开口的侧壁的工艺为各向同性的干法刻蚀或各向同性的湿法刻蚀。[0011 ] 可选地，刻蚀后，所述第二开口的侧壁和底部表面呈圆弧型，且表面光滑。可选地，所述刻蚀第二开口的侧壁的工艺为各向异性的湿法刻蚀。可选地，所述各向异性的湿法刻蚀的刻蚀液为四甲基氢氧化铵。可选地，所述第二开口侧壁表面的晶面为(100 )。可选地，刻蚀后的所述第二开口的侧壁垂直于半导体衬底表面。可选地，所述第二开口侧壁表面的晶面为(110 )。可选地，刻蚀后的所述第二开口的侧壁与半导体衬底表面呈“ Σ ”型。可选地，所述掩膜层的材料为氮化硅，厚度为5-30纳米。可选地，所述保护层的材料为氧化硅，厚度为5-10纳米。可选地，所述第二开口的深度为20-40纳米。可选地，刻蚀所述第二开口侧壁的最大厚度为10-50埃。可选地，所述第一开口的深度为10-30纳米。可选地，所述第一开口的形成工艺包括:在所述半导体衬底表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露部分半导体衬底表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成第一开口。可选地，还包括:在所述鳍部的顶部和侧壁表面形成栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源/漏区。可选地，所述栅极结构包括横跨所述第一子鳍部的顶部和侧壁的栅介质层、以及位于所述栅介质层表面的栅电极层。可选地，所述栅介质层的材料为氧化硅或高K介质，所述栅电极层的材料为多晶娃或金属。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:在半导体衬底内形成第一开口，并在第一开口侧壁形成保护层；以所述保护层为掩膜，刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口，并刻蚀所述第二开口侧壁，使所述侧壁向半导体衬底内凹陷，形成“Ω”形的鳍部；所述“Ω”形的鳍部中，第二开口之间的鳍部向鳍部内凹陷，使第一开口之间的鳍部宽度大于所述第二开口之间的鳍部宽度，从而增加了栅极结构与鳍部的接触面积，进而增加了沟道区的长度，在不增大器件尺寸的情况下，抑制了短沟道效应；所述“Ω”形的鳍部形成方法简单，从而节约时间，节省成本，适宜在生产中推广。【附图说明】图1是现有技术的鳍式场效应管的立体结构示意图；图2至图6是现有技术的“ Ω ”形鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图；图7是本专利技术实施例的的流程示意图；图8至图17是本实施例的半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。【具体实施方式】如
技术介绍
所述，现有技术的“ Ω ”形鳍式场效应管形成工艺复杂，不利于推广。具体地，图2至图6是现有技术的一种“ Ω ”形鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图。请参考图2，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面具有鳍部层101。请参考图3，刻蚀所述鳍部层101，形成鳍部102。请参考图4，在所述半导体衬底100表面形成覆盖部分鳍部102侧壁的绝缘层103。请参考图5，在所述绝缘层103表面、以及所述鳍部102的侧壁和顶部表面形成掩月旲层104。请参考图6，去除所述绝缘层103 (如图5所述)，以所述掩膜层104为掩膜刻蚀所述鳍部102侧壁，使靠近半导体衬底100的鳍部102侧壁向内凹陷，形成“ Ω ”形的鳍部102。在形成“ Ω ”形的鳍部102后，去除所述掩膜层104，并在形成横跨所述鳍部的侧壁和顶部表面的栅极结构(未示出)。[0041 ] 如上所述，现有形成“ Ω ”形鳍式场效应管的工艺复杂，为了简化工艺，本专利技术的专利技术人经过研究，提出了一种:在半导体衬底内形成第一开口，并在所述第一开口侧壁形成保护层；以所述保护层为掩膜，刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口 ；刻蚀所述第二开口侧壁，使所述侧壁向半导体衬底内凹陷，最终形成“Ω”形的鳍部。所述“ Ω ”形鳍部的形成方法简单，能够简化工艺步骤，节约生产时间，并节省成本，适宜再生产中推广。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。请参考图7，是本专利技术实施例的的流程示意图，包括步骤:步骤S201，提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有掩膜层，所述掩膜层暴露部分半导体衬底表面；步骤S202，以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成第一开口 ；步骤S203，在所述第一开口侧壁形成保护层；步骤S204，以所述保护层和掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口 ；步骤S205，刻蚀所述第二开口的侧壁，使所述第二开口的侧壁向半导体衬底内凹陷；步骤S206，在刻蚀所述第二开口的侧壁之后，去除所述保护层和掩膜层，相邻第一开口和第二开口之间的半导体衬底形成鳍部。以下将结合附图对本专利技术实施例的进行说明，图8至图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有掩膜层，且所述半导体衬底内具有相互隔离的第一开口；在所述第一开口侧壁形成保护层；以所述保护层和掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口；刻蚀所述第二开口的侧壁，使所述第二开口的侧壁向半导体衬底内凹陷；在刻蚀所述第二开口的侧壁之后，去除所述保护层和掩膜层，相邻第一开口和第二开口之间的半导体衬底形成鳍部。

【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: 提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有掩膜层，且所述半导体衬底内具有相互隔离的第一开口； 在所述第一开口侧壁形成保护层； 以所述保护层和掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部，形成第二开口 ； 刻蚀所述第二开口的侧壁，使所述第二开口的侧壁向半导体衬底内凹陷； 在刻蚀所述第二开口的侧壁之后，去除所述保护层和掩膜层，相邻第一开口和第二开口之间的半导体衬底形成鳍部。2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述刻蚀第二开口的侧壁的工艺为各向同性的干法刻蚀或各向同性的湿法刻蚀。3.如权利要求2所述半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀后，所述第二开口的侧壁和底部表面呈圆弧型，且表面光滑。4.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述刻蚀第二开口的侧壁的工艺为各向异性的湿法刻蚀。5.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述各向异性的湿法刻蚀的刻蚀液为四甲基氢氧化铵。6.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二开口侧壁表面的晶面为(100)。7.如权利要求6所述半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀后的所述第二开口的侧壁垂直于半导体衬底表面。8.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二开口侧壁表面的晶面为(110)。9.如权利要求8所述半导体结构的形成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦明洁，刘佳磊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：