一种鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法。

背景技术：

1、半导体器件越来越高的集成度，推动着半导体制造工艺的技术节点不断向前发展，当其发展到14纳米工艺时，晶体管的结构也从平面结构发展到了立体的鳍式场效应晶体管(finfet)结构。晶体管的源极、漏极以及沟道由衬底上高而薄的鳍片构成，在相邻的鳍片之间通过隔离材料相互隔离。而栅极则紧贴于鳍片的两个侧壁和顶部，从而增加了沟道面积，有利于栅极对沟道的控制，从而大幅改善沟道的漏电流。同时，随着鳍式场效应晶体管器件集成度的增加，需要使用单扩散中断(sdb:single diffusion break)或双扩散中断(ddb:double diffusion break)结构，单扩散中断结构的作用是隔离相邻的鳍片，以避免相邻鳍片的源区和漏区之间的桥接(source-drain bridge)。

技术实现思路

1、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鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，用于解决现有技术中由于光刻胶桥接而导致的鳍片无法完全切断的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，至少包括：

3、步骤一、在衬底上进行光刻工艺，形成单扩散中断结构的光刻图形，所述光刻图形的开口宽度为c；

4、步骤二、刻蚀所述衬底，形成刻蚀后的单扩散中断结构，所述单扩散中断结构的开口宽度为d；

5、步骤三、进行外延生长工艺，在所述衬底表面、刻蚀后的单扩散中断结构表面形成一外延层，所述外延层厚度为t，从而形成外延后的单扩散中断结构，其开口宽度为b；

6、步骤四、在所述单扩散中断结构处刻蚀所述外延层和所述衬底，形成多个间隔排布的鳍片；

7、步骤五、在所述鳍片之间形成隔离层，且所述鳍片的顶部高于隔离层的顶部；

8、步骤六、在所述单扩散中断结构处的所述隔离层的顶部以及所述鳍片的侧壁和顶部分别形成相互间隔的栅极。

9、优选地，步骤一中的所述衬底为用于形成所述鳍片的一部分。

10、优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。

11、优选地，步骤一中的所述衬底为进行了离子注入或外延处理后的衬底。

12、优选地，步骤一中的所述衬底上还设有硬掩模层。

13、优选地，步骤一中形成所述光刻图形前，在所述衬底上形成碳层和底部抗反射层。

14、优选地，步骤一中形成所述光刻图形前，在所述衬底上形成碳层或底部抗反射层。

15、优选地，步骤二中的所述单扩散中断结构的开口宽度d取决于所述光刻图形的开口宽度c以及刻蚀工艺的刻蚀偏差。

16、优选地，步骤二中的所述单扩散中断结构的开口宽度d＝c-x，其中c为步骤一中的所述光刻图形的开口宽度，x为步骤二中刻蚀工艺的刻蚀偏差。

17、优选地，该方法在步骤二之后采用重复步骤一和步骤二的双重图形方法获得具有更小间距的单扩散中断结构。

18、优选地，步骤三中的所述外延生长工艺为同质外延。

19、优选地，步骤三中的所述外延生长工艺为异质外延。

20、优选地，步骤三中还对形成的所述外延层进行掺杂处理。

21、优选地，步骤四中形成所述鳍片的方法为单次光刻、刻蚀的方法。

22、优选地，步骤四中形成所述鳍片的方法为光刻、刻蚀、光刻、刻蚀的双重图形方法。

23、优选地，步骤四中形成所述鳍片的方法为自对准双重图形方法。

24、优选地，步骤四中形成所述鳍片的方法为自对准四重图形方法。

25、优选地，步骤五中形成所述隔离层的方法包括：1、淀积隔离材料；2、用化学机械研磨或回刻的方法去除多余的所述隔离材料，形成所述隔离层。

26、如上所述，本发明的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，具有以下有益效果：提高光刻工艺窗口，从而避免使用更昂贵的极紫外光刻工艺；二是减小单扩散中断结构光刻图形的桥接缺陷，从而解决传统工艺中鳍片无法完全切断的问题，进而提高产品良率。另外，在本发明中，由于使用了外延工艺，使得鳍片是由衬底材料和外延层两层材料组成的，因此可以通过调节外延层的掺杂元素、浓度、温度及气体流速等参数，以满足最终器件的需求，从而可以灵活调节器件性能。

技术特征：

1.一种鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为用于形成所述鳍片的一部分。

3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为硅衬底。

4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为进行了离子注入或外延处理后的衬底。

5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底上还设有硬掩模层。

6.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中形成所述光刻图形前，在所述衬底上形成碳层和底部抗反射层。

7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤一中形成所述光刻图形前，在所述衬底上形成碳层或底部抗反射层。

8.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤二中的所述单扩散中断结构的开口宽度d取决于所述光刻图形的开口宽度c以及刻蚀工艺的刻蚀偏差。

9.根据权利要求8所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤二中的所述单扩散中断结构的开口宽度d＝c-x，其中c为步骤一中的所述光刻图形的开口宽度，x为步骤二中刻蚀工艺的刻蚀偏差。

10.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：该方法在步骤二之后采用重复步骤一和步骤二的双重图形方法获得具有更小间距的单扩散中断结构。

11.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤三中的所述外延生长工艺为同质外延。

12.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤三中的所述外延生长工艺为异质外延。

13.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤三中还对形成的所述外延层进行掺杂处理。

14.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤四中形成所述鳍片的方法为单次光刻、刻蚀的方法。

15.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤四中形成所述鳍片的方法为光刻、刻蚀、光刻、刻蚀的双重图形方法。

16.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤四中形成所述鳍片的方法为自对准双重图形方法。

17.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤四中形成所述鳍片的方法为自对准四重图形方法。

18.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，其特征在于：步骤五中形成所述隔离层的方法包括：1、淀积隔离材料；2、用化学机械研磨或回刻的方法去除多余的所述隔离材料，形成所述隔离层。

技术总结
本发明提供一种鳍式场效应晶体管中扩散中断结构的形成方法，在衬底上进行光刻工艺，形成单扩散中断结构的光刻图形；刻蚀衬底，形成刻蚀后的单扩散中断结构；进行外延生长工艺，在衬底表面、刻蚀后的单扩散中断结构表面形成外延层，从而形成外延后的单扩散中断结构；在单扩散中断结构处刻蚀外延层和衬底，形成多个间隔排布的鳍片；在鳍片之间形成隔离层，且鳍片的顶部高于隔离层的顶部；在单扩散中断结构处的隔离层的顶部以及鳍片的侧壁和顶部分别形成相互间隔的栅极。提高光刻工艺窗口，从而避免使用更昂贵的极紫外光刻工艺；二是减小单扩散中断结构光刻图形的桥接缺陷，从而解决传统工艺中鳍片无法完全切断的问题，进而提高产品良率。

技术研发人员：郭晓波,张瑜,钱睿,赖璐璐
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15