学干法刻蚀工艺是一种各向同性的刻蚀工艺，对鳍部206a的表面损伤小，在经过所述远端等离子体化学干法刻蚀工艺之后，能够保证所述鳍部206a的侧壁和顶部表面形貌良好、损伤较少，以此保证鳍部206a的特征尺寸(⑶，CriticalDimens1n)精确均一。
[0089]需要说明的是，在去除掩膜层202a和部分介质层201之后,在介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面形成横跨于所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源区和漏区。
[0090]所述栅极结构包括:位于介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和底部表面的栅介质层，位于栅介质层表面的栅极层，以及位于栅极层和栅介质层侧壁表面的侧墙。
[0091]所述栅极结构的形成工艺包括:在介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面形成栅介质膜；在所述栅介质膜表面形成栅极膜；刻蚀部分栅极膜和栅介质膜，直至暴露出介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面,形成栅极层和栅介质层；在所述栅极层和栅介质层的侧壁表面形成侧墙。
[0092]在一实施例中，所述栅介质膜的材料为氧化硅，所述栅极膜的材料为多晶硅，所述栅介质膜和栅极薄膜的形成工艺为化学气相沉积工艺。所述侧墙的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种组合，所述侧墙的形成工艺包括:在所述栅极层、栅介质层和鳍部206a表面形成侧墙膜；回刻蚀所述侧墙膜直至暴露出栅极层表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面，在栅极层和栅介质层两侧的鳍部206a侧壁和顶部表面形成侧墙。
[0093]在另一实施例中，所需形成的栅极结构为高K金属栅极(HKMG)结构，则所述栅极结构的形成工艺为后栅工艺(Gate Last)。首先在介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面沉积伪栅极膜，所述伪栅极膜的材料为多晶硅；刻蚀部分伪栅极膜，直至暴露出介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面，形成伪栅极层，所述伪栅极层横跨于鳍部206a的侧壁和顶部表面；在所述伪栅极层两侧的介质层201表面、以及鳍部206a的侧壁和顶部表面形成侧墙；在形成侧墙之后，在介质层201表面、鳍部206a的侧壁和顶部表面形成第三介质层，所述第三介质层的表面与伪栅极层的表面齐平；去除伪栅极层，在第三介质层内形成开口 ；在所述开口内形成高K栅介质层，在所述高K栅介质层表面的金属栅极层。
[0094]本实施例中，所述衬底表面具有介质层，以所述介质层掩膜层为掩膜，采用气体团簇离子束轰击工艺刻蚀所述介质层，直至暴露出衬底表面为止，在所述介质层内形成第二开口。所述气体团簇离子束轰击工艺能够形成侧壁垂直于衬底表面的第二开口，而且所形成的第二开口侧壁形貌良好。由于所述第二开口用于形成鳍部，因此所形成的鳍部侧壁能够相对于衬底表面垂直，且所形成的鳍部侧壁表面形貌良好，有利于提高鳍部的器件密度。而且，由于所述介质层与衬底之间具有刻蚀选择性，所述气体团簇离子束轰击工艺能够停止于所述衬底表面，所述第二开口的深度即所述介质层的厚度，所形成的第二开口深度均一，而所述鳍部的高度由所述第二开口的深度决定，能够使所形成的鳍部高度精确均一。由于所形成的鳍部形貌良好，结构尺寸精确均一，且鳍部的器件密度提高，以所述鳍部形成的鳍式场效应晶体管的性能改善。
[0095]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底，所述衬底表面具有介质层； 在所述介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层内具有若干暴露出介质层表面的第一开P ； 以所述掩膜层为掩膜，采用气体团簇离子束轰击工艺刻蚀所述介质层直至暴露出衬底表面为止，在所述介质层内形成第二开口，所形成的第二开口侧壁垂直于衬底表面； 在所述第二开口内形成鳍部； 去除掩膜层和部分介质层，暴露出部分鳍部的侧壁表面，使所述介质层的表面低于鳍部的顶部。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，气体团簇离子束轰击工艺包括:气体包括刻蚀气体和载气，刻蚀气体包括齒族元素与碳元素、氢元素和氮元素中的一种或多种组成的化合物气体，载气包括惰性气体和氮气中的一种或多种，刻蚀气体的气压大于或等于一个大气压，所述气体经过电离形成气体团簇的离子束，离子束加速电场强度小于或等于lOOkV，离子束能量小于或等于lOOkeV，离子束剂量小于或等于lE17cluster/cm2,所述离子束轰击的方向垂直于所述衬底表面。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括:CH3F, CH3Cl、CH3Br、CHF3, CHClF2, CHBrF2, CH2F2, CH2ClF, CH2BrF, CHCl2F, CHBrCl2, CHBr3 中的一中或多种。4.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述气体还包括:02、C0、CO2、NO、NO2、N2O、NH3 中的一种或两种。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述鳍部的形成工艺包括:采用选择性外延沉积工艺在所述第二开口内形成鳍部材料层。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述选择性外延沉积工艺的温度为800°C?1250°C。7.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述选择性外延沉积工艺还在所述掩膜层表面形成鳍部材料层，所述鳍部材料层填充满第二开口，所述鳍部的形成工艺还包括:在所述选择性外延沉积工艺之后，平坦化所述鳍部材料层，直至暴露出所述掩膜层表面为止。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在所述平坦化工艺之后，去除所述掩膜层；在去除所述掩膜层之后，平坦化所述鳍部材料层，直至所述鳍部材料层的顶部与介质层表面齐平，形成鳍部。9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。10.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述鳍部材料层的材料为石圭、锗、娃锗或碳化石圭。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述鳍部材料层的材料为硅时，所述选择性外延沉积工艺包括:温度为500°C?1250°C，气压为I托?100托，气体包括硅源气体、HCl和H2,所述硅源气体的流量为I标准毫升/分钟?1000标准毫升/分钟，所述HCl的流量为I标准_升/分钟?1000标准_升/分钟，H2的流量为0.1标准升/分钟?50标准升/分钟。12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述硅源气体为SiH4或 SiH2Cl2。13.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的形成工艺包括:在介质层表面形成掩膜材料层；在所述掩膜材料层表面形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层暴露出需要形成鳍部的对应位置的掩膜材料层表面；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜材料层，直至暴露出介质层表面为止，形成掩膜层；在刻蚀所述掩膜材料层之后，去除所述图形化的光刻胶层。14.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜材料层的材料为氮化娃、氮氧化娃或无定形碳。15.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在形成所述图形化的光刻胶层之前，在所述掩膜材料层表面形成屏蔽氧化层；所述图形化的光刻胶层暴露出所述屏蔽氧化层表面；在形成鳍部之后，去除掩膜层之前，去除所述屏蔽氧化层。16.如权利要求15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述屏蔽氧化层的材料为氧化硅；去除所述屏蔽氧化层的工艺为湿法刻蚀工艺。17.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层的工艺为湿法刻蚀工艺。18.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在去除掩膜层和部分介质层之后，在介质层表面、以及鳍部的侧壁和顶部表面形成横跨于所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源区和漏区。19.如权利要求18所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构包括??位于介质层表面、以及鳍部的侧壁和底部表面的栅介质层，位于栅介质层表面的栅极层，以及位于栅极层和栅介质层侧壁表面的侧墙。
【专利摘要】一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有介质层；在所述介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层内具有若干暴露出介质层表面的第一开口；以所述掩膜层为掩膜，采用气体团簇离子束轰击工艺刻蚀所述介质层直至暴露出衬底表面为止，在所述介质层内形成第二开口，所形成的第二开口侧壁垂直于衬底表面；在所述第二开口内形成鳍部；去除掩膜层和部分介质层，暴露出部分鳍部的侧壁表面，使所述介质层的表面低于鳍部的顶部。所形成的鳍部形貌良好、结构尺寸精确均一。
【IPC分类】H01L21/336
【公开号】CN105097536
【申请号】CN201410199456
【发明人】赵海
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日