一种改善鳍式晶体管Fin尺寸的方法与流程

一种改善鳍式晶体管fin尺寸的方法
技术领域
[0001]
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善鳍式晶体管fin尺寸的方法。


背景技术：

[0002]
近年来鳍式晶体管(finfet)已经成为了流行的先进cmos技术，与传统器件相比finfet技术有增加晶体管密度和电器性能的优点。器件中fin(鳍)的形貌与尺寸对器件的电性参数有决定性因素。在鳍成型之后的高温制程都会对鳍的形貌和尺寸有影响，在fin成型之后直接进行流体化学气相沉积法fcvd，因此在fcvd及其后续的退火anneal制程时会对fin造成消耗，从而改变fin的形貌与尺寸。
[0003]
因此，需要提出一种新的方法来解决上述问题。


技术实现要素：

[0004]
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善鳍式晶体管fin尺寸的方法，用于解决现有技术中在finfet器件制造中的fin成型后，由于高温退火的导致fin消耗从而引起fin的形貌和尺寸改变的问题。
[0005]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善鳍式晶体管fin尺寸的方法，该方法至少包括以下步骤：
[0006]
步骤一、提供包含有多个fin的第一半导体结构，所述fin的顶部上形成有第一、第二硬掩膜层；所述fin的侧壁以及所述fin与fin之间的所述第一半导体结构底部均形成有第一薄型氧化层；
[0007]
步骤二、将所述多个fin中的部分fin连同其上的第一、第二硬掩膜层和所述薄型氧化层切除形成第二半导体结构；
[0008]
步骤三、在所述第二半导体结构上形成一层硅缓冲层；
[0009]
步骤四、采用流体化学气相沉积法在形成有所述硅缓冲层的所述第二半导体结构上覆盖一氧化硅层；
[0010]
步骤五、对所述第二半导体结构进行退火。
[0011]
优选地，步骤一中所述fin顶部形成有所述第一硬掩膜层，所述第一硬掩膜层上形成有所述第二硬掩膜层。
[0012]
优选地，步骤一中所述第一硬掩膜层为氧化硅，所述第二硬掩膜层为氮化硅。
[0013]
优选地，步骤三中在所述第二半导体结构上形成所述硅缓冲层的反应温度为300～400℃。
[0014]
优选地，步骤三中在所述第二半导体结构上形成所述硅缓冲层的采用的反应源气体为乙硅烷。
[0015]
优选地，步骤三中在所述第二半导体结构上形成的所述硅缓冲层的厚度为1～3nm。
[0016]
优选地，在步骤四进行流体化学气相沉积法之前，在所述第二半导体结构的所述
硅缓冲层上形成第二薄型氧化层。
[0017]
优选地，还包括步骤六、去除所述fin顶部的第一、第二硬掩膜层。
[0018]
优选地，还包括步骤七、对所述氧化硅层进行回刻。
[0019]
如上所述，本发明的改善鳍式晶体管fin尺寸的方法，具有以下有益效果：本发明在finfet器件的制造过程中，为了避免在fcvd及后续退火制程对fin的消耗，在fin成型之后的fcvd制程之前，在fin上形成一层硅缓冲层以此中和fcvd以及后续退火过程中对fin的消耗，从而确保fin的形貌与尺寸不受影响。
附图说明
[0020]
图1显示为本发明中第二半导体结构的纵截面结构示意图；
[0021]
图2显示为本发明中在第二半导体结构上形成硅缓冲层的结构示意图；
[0022]
图3显示为本发明中在第二半导体上进行fcvd形成氧化硅层的结构示意图；
[0023]
图4显示为本发明中对氧化硅回刻后的第二半导体的结构示意图；
[0024]
图5显示为本发明的改善鳍式晶体管fin尺寸的方法流程图。
具体实施方式
[0025]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0026]
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0027]
本发明提供一种改善鳍式晶体管fin尺寸的方法，如图5所示，图5显示为本发明的改善鳍式晶体管fin尺寸的方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
[0028]
步骤一、提供包含有多个fin的第一半导体结构，所述fin的顶部上形成有第一、第二硬掩膜层；所述fin的侧壁以及所述fin与fin之间的所述第一半导体结构底部均形成有第一薄型氧化层；步骤一中所述fin顶部形成有所述第一硬掩膜层，所述第一硬掩膜层上形成有所述第二硬掩膜层。步骤一中所述第一硬掩膜层为氧化硅，所述第二硬掩膜层为氮化硅。
[0029]
如图1所示，图1显示为本发明中第二半导体结构的纵截面结构示意图。所述第二半导体结构是在所述第一半导体将部分fin切除后形成，图1中所述第一半导体结构包含有多个fin(即图1中鳍式晶体管中的鳍结构01)，在所述第一半导体结构中，所述fin(鳍结构01)的顶部上形成有第一硬掩膜层03，本发明进一步地，本实施例中的所述第一硬掩膜层03为氧化硅；在所述fin上的所述第一硬掩膜层上形成有所述第二硬掩膜层04；本发明再进一步地，本实施例中所述第二硬掩膜层04为氮化硅。
[0030]
本实施例中，所述第一半导体结构中的所述fin(鳍结构01)的侧壁形成有第一薄型氧化层(liner oxide)02；如图1所示，并且所述fin与fin之间的所述第一半导体结构底
部也形成有所述第一薄型氧化层(liner oxide)02。
[0031]
步骤二、将所述多个fin中的部分fin连同其上的第一、第二硬掩膜层和所述薄型氧化层切除形成第二半导体结构；如图1所示，图1示例性揭示出将所述第一半导体结构中的部分fin进行切除，例如图1中位于第三个fin右侧的两个fin被切除，在其他实施例中被切除的fin的位置和个数并不限制。所述第一半导体结构中的部分fin由于后续工艺中不需要而被切除形成如图2中的所述第二半导体结构。
[0032]
步骤三、在所述第二半导体结构上形成一层硅缓冲层；本发明进一步地，本实施例的步骤三中在所述第二半导体结构上形成所述硅缓冲层的反应温度为300～400℃。本发明再进一步地，本实施例的步骤三中在所述第二半导体结构上形成所述硅缓冲层的采用的反应源气体为乙硅烷。更进一步地，本实施例的步骤三中在所述第二半导体结构上形成的所述硅缓冲层的厚度为1～3nm。
[0033]
如图2所示，图2显示为本发明中在第二半导体结构上形成硅缓冲层的结构示意图。也就是说，本实施例的步骤三在温度为300～400℃的反应温度下，采用反应源气体乙硅烷，在所述第二半导体上形成所述硅缓冲层05，所述硅缓冲层05覆盖在所述第一薄型氧化层02上，以及覆盖在所述第一硬掩膜03的侧壁上、第二硬掩膜层04的侧壁上，并且覆盖在所述第二硬掩膜层04的上表面，对于被切除部分的fin的上表面也覆盖了所述硅缓冲层05。
[0034]
步骤四、采用流体化学气相沉积法在形成有所述硅缓冲层的所述第二半导体结构上覆盖一氧化硅层；如图3所示，图3显示为本发明中在第二半导体上进行fcvd形成氧化硅层的结构示意图。该步骤四采用流体化学气相沉积法(fcvd)在形成有所述硅缓冲层05的所述第二半导体结构上覆盖一氧化硅层06，所述氧化硅层06将所述fin与fin之间的空间填满，并且覆盖了所述第一、第二硬掩膜顶部的所述硅缓冲层05的上表面。
[0035]
本发明进一步地，本实施例在步骤四进行流体化学气相沉积法之前，在所述第二半导体结构的所述硅缓冲层上形成第二薄型氧化层。图3并没有将所述第二薄型氧化层示出。也就是说，在进行了本发明的步骤三后，即形成所述硅缓冲层05后，在所述硅缓冲层上形成所述第二薄型氧化层，之后接着进行步骤四，采用fcvd在所述第二半导体上覆盖所述氧化硅层06。
[0036]
步骤五、对所述第二半导体结构进行退火。该步骤五将fcvd之后的所述第二半导体结构进行退火(anneal)，由于在所述第二半导体结构的所述fin的侧壁形成有所述硅缓冲层，在高温退火过程中，所述硅缓冲层被氧化为氧化硅，避免了没有所述硅缓冲层而fin本身被直接氧化，本发明中所述fin为单晶硅，因此，所述硅缓冲层起到了氧化缓冲的作用，从而使得fin本省不被氧化所消耗，从而fin本身的形貌和尺寸不受影响。
[0037]
还包括步骤六、去除所述fin顶部的第一、第二硬掩膜层。
[0038]
还包括步骤七、对所述氧化硅层进行回刻。形成的结构如图4所示，图4显示为本发明中对氧化硅回刻后的第二半导体的结构示意图。由于步骤五在高温度下进行退火，因此所述硅缓冲层被氧化成氧化硅，而所述第一、第二薄型氧化层在本发明中均为氧化硅，因此所述第一、第二薄型氧化层与所述硅缓冲层被氧化后形成的氧化硅以及所述氧化硅层06同为二氧化硅，因此图4中将第一、第二薄型氧化层、所述硅缓冲层氧化后的产物以及所述氧化硅层06合并示出，即合并在所述氧化硅层06中。步骤七对所述氧化硅层06进行回刻后所述fin顶部一部分被暴露，形成如图4所示的结构。
[0039]
综上所述，本发明在finfet器件的制造过程中，为了避免在fcvd及后续退火制程对fin的消耗，在fin成型之后的fcvd制程之前，在fin上形成一层硅缓冲层以此中和fcvd以及后续退火过程中对fin的消耗，从而确保fin的形貌与尺寸不受影响。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0040]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。