一种半导体器件及其制备方法、电子装置与流程

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子装置。

背景技术：

随着半导体技术的不断发展，为了提高器件的性能，需要不断缩小集成电路器件的尺寸，随着cmos器件尺寸的不断缩小，促进了三维设计如鳍片场效应晶体管(finfet)的发展。

相对于现有的平面晶体管，所述finfet器件在沟道控制以及降低短沟道效应等方面具有更加优越的性能；平面栅极结构设置于所述沟道上方，而在finfet中所述栅极环绕所述鳍片设置，因此能从三个面来控制静电，在静电控制方面的性能也更突出。

通常finfet器件包括衬底(例如绝缘体上硅(soi))，位于衬底上的至少一个鳍片，其中所述鳍片包括一种材料，其中在所述鳍片上形成有l形的围绕所述鳍片的绝缘层，其中所述绝缘层的高度低于所述鳍片的高度，至少露出所述鳍片的部分侧壁，最后在所述鳍片上还形成有环绕所述鳍片的栅极结构。

所述finfet器件虽然具有上述各种优点，但是也存在一些弊端，例如存在漏电流以及自加热效应(self-heatingeffect)等，严重影响finfet器件的性能和良率，需要对所述finfet器件及其制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

绝缘层，位于所述半导体衬底上方，以覆盖所述半导体衬底，其中，所述绝缘层包括热的良导体；

鳍片，位于所述热的良导体上。

可选地，所述绝缘层包括氮化硼(bn)层。

可选地，所述绝缘层包括水平部分和竖直部分；

其中，所述水平部分位于所述半导体衬底上方，所述竖直部分呈柱形结构并相互间隔的插入所述半导体衬底中，所述竖直部分的一端与所述水平部分相连接。

本发明还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有热的良导体的绝缘层，以覆盖所述半导体衬底；

在所述热的良导体的所述绝缘层上形成半导体材料层，以覆盖所述绝缘层；

图案化所述半导体材料层，以形成鳍片。

可选地，所述热的良导体的绝缘层包括氮化硼(bn)层。

可选地，在所述半导体衬底上形成热的良导体的所述绝缘层的步骤包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成有第一介电层和第一绝缘层，所述第一绝缘层为热的良导体；

图案化所述第一绝缘层、所述第一介电层和所述半导体衬底，以形成若干相互间隔的凹槽；

沉积所述半导体材料层，以填充所述凹槽并覆盖所述绝缘层；

沉积第二介电层，以覆盖所述半导体材料层；

图案化所述第二介电层和所述半导体材料层，以去除所述凹槽中的所述半导体材料层，露出所述凹槽；

沉积第二绝缘层，以填充所述凹槽并覆盖所述第二介电层，所述第二绝缘层为热的良导体。

可选地，在形成所述第二绝缘层之后还包括：

回蚀刻所述第二绝缘层至所述第一绝缘层；

去除所述第二介电层；

继续沉积所述半导体材料层并退火，以填充所述第二绝缘层上方的凹槽；

图案化所述半导体材料层，以在所述第二绝缘层上形成所述鳍片。

可选地，选用pvd工艺沉积所述半导体材料层。

可选地，选用包括氯的等离子体回蚀刻所述第二绝缘层至所述第一绝缘层。

可选地，选用包括氟的等离子体去除所述第二介电层。

可选地，所述凹槽的开口尺寸为0.13～0.35um。

本发明还公开了一种电子装置，所述电子装置包括上述的半导体器件。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中在所述半导体衬底上形成有导热性能良好的绝缘层，然后在所述绝缘层上形成鳍片，所述绝缘层不仅能够起到绝缘的作用，还能很好的将器件产生的热传导出去，进而避免了器件底部自加热效应，提高了所述半导体器件的性能和良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1a-1l为本发明中所述半导体器件的制备过程示意图；

图2为本发明中移动电话手机的示例的外部视图；

图3为本发明中所述半导体器件的制备工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、 层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，其中图3为本发明中所述半导体器件的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：

步骤s1：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有热的良导体的绝缘层，以覆盖所述半导体衬底；

步骤s2：在所述热的良导体的所述绝缘层上形成半导体材料层，以覆盖所述绝缘层；

步骤s3：图案化所述半导体材料层，以形成鳍片。

在本发明中所述热的良导体的绝缘层可以选用那些传热效率较高的材料，并且需要具有良好的绝缘性能，例如可以选用bn材料层，但是并不局 限于该示例。

其中，所述半导体衬底选用si，用于作为所述finfet器件中形成bn材料层的基底。

可选地，所述半导体材料层选用si，所述半导体材料层可以进行高温退火，在所述硅衬底的作用下，以形成单晶硅。

进一步，所述半导体材料层可以通过pvd工艺形成。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中在所述半导体衬底上形成有导热性能良好的绝缘层，然后在所述绝缘层上形成鳍片，所述绝缘层不仅能够起到绝缘的作用，还能很好的将器件产生的热传导出去，进而避免了器件底部自加热效应，提高了所述半导体器件的性能和良率。

实施例一

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，下面结合附图对所述方法作进一步的说明。

其中，图1a-1l为本发明中所述半导体器件的制备过程示意图；图2为本发明中移动电话手机的示例的外部视图。

执行步骤10，提供半导体衬底101，在所述半导体衬底101上依次形成有第一介电层102和第一绝缘层103，所述第一绝缘层为热的良导体。

具体地，如图1a所示，在该步骤中，所述半导体衬底101可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)等。

在该实施例中所述半导体衬底101选用硅。

然后在所述半导体衬底101上形成第一介电层102，其中，所述第一介电层102包括氧化物，其中所述氧化物的形成方法可以通过沉积的方法形成，例如化学气相沉积、原子层沉积等方法，还可以通过热氧化所述半导体衬底的表面形成，在此不再赘述。

如图1b所示，在所述第一介电层102上形成所述第一绝缘层103，其中，在本发明中所述第一绝缘层103包括热的良导体的绝缘层，其中所述热的良导体是指善于传热的物质，所述热的良导体通常具有吸热快、散热快的特点，在本发明中所述第一绝缘层103(热的良导体)可以选用那些传热效率较高的材料，能够很快的将所述鳍片产生的热量吸收并将传导出去，并且需要具 有良好的绝缘性能，例如可以选用氮化硼(bn)材料层，但是并不局限于该示例。

其中，所述第一绝缘层103可以通过化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或低压化学气相沉积(lpcvd)法等形成。

执行步骤11，图案化所述第一绝缘层、所述第一介电层和所述半导体衬底，以形成若干相互间隔的凹槽。

具体地，如图1c所示，在该步骤中在所述第一绝缘层、所述第一介电层和所述半导体衬底中形成若干相互间隔的凹槽，所述凹槽的开口尺寸为0.13～0.35um，通过形成该尺寸的凹槽，以提高在后续的凹槽填充过程中的填充性能，以避免出现孔洞等问题。

在该步骤中在所述第一绝缘层上形成具有开口的掩膜层，例如光刻胶层，然后以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述第一绝缘层、所述第一介电层和所述半导体衬底，以形成所述凹槽。

其中，所述凹槽的深度并不局限于某一数值范围。

执行步骤12，沉积半导体材料层104并进行退火，以填充所述凹槽并覆盖所述绝缘层。

具体地，如图1d所示，在该步骤中沉积半导体材料层104，以填充所述凹槽并覆盖所述绝缘层。

所述半导体材料层104可以包括硅，但并不局限于该示例。

其中，所述半导体材料层104可以通过化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或低压化学气相沉积(lpcvd)法等形成。

具体地，在该实施例中，所述半导体材料层104通过物理气相沉积(pvd)法形成。

可选地，执行高温退火，以使所述半导体材料层104形成单晶硅，如图1e所示，所述高温退火的温度可以为700℃-1000℃，但并不局限于该温度范围。可以根据需要进行调整。

执行步骤13，沉积第二介电层105，以覆盖所述半导体材料层。

具体地，如图1f所示，其中，所述第二介电层105可以选用氧化物，例如可以与所述第一介电层选用相同的材料。

进一步，在沉积第二介电层105之前还可以进一步包括平坦化所述半导 体材料层的步骤，以得到更加平整的表面，进一步提高制备得到的器件的性能。

其中，所述平坦化处理的非限制性实例包括机械平坦化方法和化学机械抛光平坦化方法。

执行步骤14，图案化所述第二介电层和所述半导体材料层，以去除所述凹槽中的所述半导体材料层，露出所述凹槽。

具体地，如图1g所示，在该步骤中所述凹槽的开口尺寸为0.13～0.35um，通过形成该尺寸的凹槽，以提高在后续的凹槽填充过程中的填充性能，以避免出现孔洞等问题。

所述凹槽为之前步骤11中形成的所述凹槽，形成方法可以包括：在该步骤中在所述第一绝缘层上形成具有开口的掩膜层，例如光刻胶层，然后以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述第一绝缘层、所述第一介电层和所述半导体衬底，以形成所述凹槽。

其中，所述凹槽的深度并不局限于某一数值范围。

执行步骤15，沉积第二绝缘层106，以填充所述凹槽并覆盖所述第二介电层，所述第二绝缘层为热的良导体。

具体地，如图1h所示，在所述第介电层上形成所述第二绝缘层106，其中，在本发明中所述第二绝缘层106包括热的良导体的绝缘层，可以选用那些传热效率较高的材料，并且需要具有良好的绝缘性能，例如可以选用bn材料层，但是并不局限于该实例。

可选地，所述第二绝缘层106与所述第一绝缘层选用相同的材料，例如bn材料层。

其中，所述第二绝缘层106可以通过化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或低压化学气相沉积(lpcvd)法等形成。

执行步骤16，回蚀刻所述第二绝缘层106至所述第一绝缘层。

具体地，如图1i所示，在该步骤中选用包括cl的等离子体回蚀刻所述第二绝缘层至所述第一绝缘层。

其中，所述cl等离子体处理的压力可以为50-200mtorr，功率为200-600w，在本发明中所述处理时间为5-80s，在本发明所述cl等离子体的流量为30-300sccm。

执行步骤17，去除所述第二介电层。

具体地，如图1i所示，在该步骤中选用包括f的等离子体回蚀刻所述第二绝缘层至所述第一绝缘层。

其中，所述f等离子体处理的压力可以为50-200mtorr，功率为200-600w，在本发明中所述处理时间为5-80s，在本发明所述f等离子体的流量为30-300sccm。

执行步骤18，继续沉积所述半导体材料层并退火，以填充所述第二绝缘层上方的所述凹槽。

如图1j所示，所述半导体材料层可以包括硅，但并不局限于该示例。

其中，所述半导体材料层可以通过化学气相沉积(cvd)法、物理气相沉积(pvd)法或低压化学气相沉积(lpcvd)法等形成。

具体地，在该实施例中，所述半导体材料层通过物理气相沉积(pvd)法形成。

可选地，执行实施高温退火，以所述半导体材料层形成单晶硅，如图1k所示，所述高温退火的温度可以为700℃-1000℃，但并不局限于该温度范围。可以根据需要进行调整。

执行步骤19，图案化所述半导体材料层，以在所述第二绝缘层上形成所述鳍片107。

具体地，如图1l所示，在该步骤中，在该步骤中在半导体材料层中形成多个鳍片，鳍片的宽度全部相同，或者鳍片分为具有不同宽度的多个鳍片组。

具体的形成方法包括：在半导体材料层上形成硬掩膜层(图中未示出)，形成所述硬掩膜层可以采用本领域技术人员所熟习的各种适宜的工艺，例如化学气相沉积工艺，所述硬掩膜层可以为自下而上层叠的氧化物层和氮化硅层；图案化所述硬掩膜层，形成用于蚀刻半导体材料层以在其上形成鳍片的多个彼此隔离的掩膜，在一个实施例中，采用自对准双图案(sadp)工艺实施所述图案化过程；蚀刻半导体材料层以在其上形成鳍片结构。

至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制备过程的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，例如在所述鳍片上形成栅极结构，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各 个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中在所述半导体衬底上形成有导热性能良好的绝缘层，然后在所述绝缘层上形成鳍片，所述绝缘层不仅能够起到绝缘的作用，还能很好的将器件产生的热传导出去，进而避免了器件底部自加热效应，提高了所述半导体器件的性能和良率。

实施例二

本发明还提供了一种根据实施例一所述方法制备得到的半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

绝缘层，位于所述半导体衬底上方，以覆盖所述半导体衬底，其中，所述绝缘层包括热的良导体；

鳍片，位于所述热的良导体上。

在本发明中所述热的良导体的绝缘层可以选用那些传热效率较高的材料，并且需要具有良好的绝缘性能，例如可以选用bn材料层，但是并不局限于该示例。

其中所述热的良导体是指善于传热的物质，所述热的良导体通常具有吸热快、散热快的特点，在本发明中所述第一绝缘层(热的良导体)可以选用那些传热效率较高的材料，能够很快的将所述鳍片产生的热量吸收并将传导出去，并且需要具有良好的绝缘性能。

其中，所述半导体衬底选用si，用于作为所述finfet器件中形成bn材料层的基底。

可选地，所述半导体材料层选用si，所述半导体材料层可以进行高温退火，在所述硅衬底的作用下，以形成单晶硅。

进一步，所述半导体材料层可以通过pvd工艺形成。

本发明所述半导体器件中在所述半导体衬底上形成有导热性能良好的绝缘层，在所述绝缘层上形成有鳍片，所述绝缘层不仅能够起到绝缘的作用，还能很好的将器件产生的热传导出去，进而避免了器件底部自加热效应，提高了所述半导体器件的性能和良率。

实施例三

本发明还提供了一种电子装置，包括实施例二所述的半导体器件，是半导体器件根据实施例一所述方法制备得到。

本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、数码相框、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备，也可为任何包括电路的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的电路，因而具有更好的性能。

其中，图2示出移动电话手机的示例。移动电话手机200被设置有包括在外壳201中的显示部分202、操作按钮203、外部连接端口204、扬声器205、话筒206等。

其中所述移动电话手机包括实施例一所述的半导体器件，所述半导体器件中在所述半导体衬底上形成有导热性能良好的绝缘层，在所述绝缘层上形成有鳍片，所述绝缘层不仅能够起到绝缘的作用，还能很好的将器件产生的热传导出去，进而避免了器件底部自加热效应，提高了所述半导体器件的性能和良率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。