全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，包括：在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且对氧化硅层进行表面平坦化直到露出硬质掩膜；对氧化硅层进行第一次氧化硅回刻，以暴露出上部鳍段；对上部鳍段的侧面及上表面进行非晶化离子注入，以便在上部鳍段的表面形成非晶硅层；对氧化硅层进行第二次氧化硅回刻，以进一步暴露出中部鳍段；以非晶硅层作为上部鳍段针对选择性湿法刻蚀的保护层，采用所述选择性湿法刻蚀去掉中部鳍段，而保留上部鳍段，由此形成悬空结构；去掉上部鳍段表面的非晶硅层。
【专利说明】
全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法。
【背景技术】
[0002]在先进的集成芯片中，传统的平面结构的器件已经难以满足电路设计的要求。因此非平面结构的器件也应运而生，包括绝缘体上硅，双栅、多栅、纳米线场效应管以及最新的三维栅极。具有全包围栅极(Gate-all-around)结构的半导体器件由于全包围栅极结构在器件性能以及有效地限制短沟道效应(Short channel effect)的特殊性能。由于构成器件沟道的硅膜与底部衬底之间最终需要悬空，因此全包围栅极器件的制造工艺也较为复杂O
[0003]另一方面，鳍式场效应晶体管(FinFET，也称为鳍型场效应晶体管)也得到了广泛发展。
[0004]现有技术还没有提供一种能够很好地将全包围栅极结构和鳍式场效应晶体管结构结合起来的制造技术。
[0005]由此，期望能够提供一种能够使得制造工艺相对更简单方便的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够使得制造工艺相对更简单方便的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法。
[0007]为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于包括:
[0008]第一步骤:在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且对氧化硅层进行表面平坦化直到露出硬质掩膜；
[0009]第二步骤:对氧化硅层进行第一次氧化硅回刻，以暴露出上部鳍段；
[0010]第三步骤:对上部鳍段的侧面及上表面进行非晶化离子注入，以便在上部鳍段的表面形成非晶硅层；
[0011]第四步骤:对氧化硅层进行第二次氧化硅回刻，以进一步暴露出中部鳍段；
[0012]第五步骤:以非晶硅层作为上部鳍段针对选择性湿法刻蚀的保护层，采用所述选择性湿法刻蚀去掉中部鳍段，而保留上部鳍段，由此形成悬空结构；
[0013]第六步骤:去掉上部鳍段表面的非晶硅层。
[0014]优选地，第三步骤中的非晶化离子注入所使用的注入离子是锗、硅、二氟化硼、氩、氙离子中的一种或多种。
[0015]优选地，在第五步骤中采用各向异性湿法蚀刻。
[0016]优选地，各向异性湿法蚀刻的腐蚀液采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液或者氨(NH3)水溶液。
[0017]优选地，所述四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液的浓度为3-30 % ;所述氨(NH3)水溶液的浓度为3-30 %。
[0018]优选地，在第一步骤中，利用硬质掩膜在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且对氧化硅层进行表面平坦化直到露出硬质掩膜。
[0019]优选地，硬质掩膜的材料是SiN。
[°02°]优选地，硬质掩膜的厚度不小于10nm。
[0021]优选地，在第一步骤中利用了硬质掩膜的情况下，在第二步骤进一步去除硬质掩膜。
[0022]本发明提供了一种能够使得制造工艺相对更简单方便的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法。
【附图说明】
[0023]结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中:
[0024]图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第一步骤。
[0025]图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第二步骤。
[0026]图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第三步骤。
[0027]图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第四步骤。
[0028]图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第五步骤。
[0029]图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的第六步骤。
[0030]需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
[0032]图1至图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法的各个步骤。
[0033]如图1至图6所示，根据本发明优选实施例的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法包括:
[0034]第一步骤:在衬底100上形成鳍结构400，并且在衬底100上沉积氧化硅层200并且对氧化硅层200进行表面平坦化直到露出硬质掩膜300;
[0035]例如，如图1所示，利用硬质掩膜300在衬底100上形成鳍结构400，并且在衬底100
上沉积氧化硅层200并且对氧化硅层200进行表面平坦化直到露出硬质掩膜300;
[0036]其中，鳍结构顶部的硬质掩膜作为保护层。鳍结构的材料可以选用氮化硅，但不限于氮化硅。
[0037]其中，衬底100—般是硅衬底。
[0038]优选地，硬质掩膜300的材料是SiN，但是硬质掩膜300的材料不限于SiN。优选地，硬质掩膜300的厚度不小于1nm0
[0039]第二步骤:对氧化硅层200进行第一次氧化硅回刻，以暴露出上部鳍段41;
[0040]其中，在第一步骤中利用了硬质掩膜300的情况下，在第二步骤进一步去除硬质掩膜300。
[0041]第三步骤:对上部鳍段41的侧面及上表面进行非晶化离子注入，以便在上部鳍段41的表面形成非晶硅层42 ；
[0042]优选地，第三步骤中的非晶化离子注入所使用的注入离子是锗、硅、二氟化硼、氩、氙离子中的一种或多种。
[0043]而且，离子的注入能量直接影响该离子进入衬底的深度(S卩，离子注入的能量决定非晶硅层的厚度)，在具体实施时技术人员可以根据不同的工艺设计和线宽来选择注入能量。
[0044]第四步骤:对氧化硅层200进行第二次氧化硅回刻，以进一步暴露出中部鳍段43;
[0045]第五步骤:以非晶硅层42作为上部鳍段41针对选择性湿法刻蚀的保护层，采用所述选择性湿法刻蚀去掉中部鳍段43，而保留上部鳍段41，由此形成悬空结构；
[0046]优选地，在第五步骤中采用各向异性湿法蚀刻；而且优选地，各向异性湿法蚀刻的腐蚀液采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液或者氨(NH3)水溶液，其中，所述四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液的浓度为3-30% ;所述氨(NH3)水溶液的浓度为3-30%。
[0047]第六步骤:去掉上部鳍段41表面的非晶硅层42。
[0048]由此，本发明提供了一种能够使得制造工艺相对更简单方便的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法。
[0049]此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0050]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于包括: 第一步骤:在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且对氧化硅层进行表面平坦化直到露出硬质掩膜； 第二步骤:对氧化硅层进行第一次氧化硅回刻，以暴露出上部鳍段； 第三步骤:对上部鳍段的侧面及上表面进行非晶化离子注入，以便在上部鳍段的表面形成非晶硅层； 第四步骤:对氧化硅层进行第二次氧化硅回刻，以进一步暴露出中部鳍段； 第五步骤:以非晶硅层作为上部鳍段针对选择性湿法刻蚀的保护层，采用所述选择性湿法刻蚀去掉中部鳍段，而保留上部鳍段，由此形成悬空结构； 第六步骤:去掉上部鳍段表面的非晶硅层。2.根据权利要求1所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，第三步骤中的非晶化离子注入所使用的注入离子是锗、硅、二氟化硼、氩、氙离子中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，在第五步骤中采用各向异性湿法蚀刻。4.根据权利要求3所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，各向异性湿法蚀刻的腐蚀液采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液或者氨(NH3)水溶液。5.根据权利要求4所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，所述四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液的浓度为3-30% ;所述氨(NH3)水溶液的浓度为3-30%。6.根据权利要求1或2所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，在第一步骤中，利用硬质掩膜在衬底上形成鳍结构，并且在衬底上沉积氧化硅层并且对氧化硅层进行表面平坦化直到露出硬质掩膜。7.根据权利要求1或2所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，硬质掩膜的材料是SiN。8.根据权利要求1或2所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，硬质掩膜的厚度不小于1nm09.根据权利要求6所述的全包围栅极鳍式场效应晶体管结构制作方法，其特征在于，在第一步骤中利用了硬质掩膜的情况下，在第二步骤进一步去除硬质掩膜。
【文档编号】H01L21/336GK105977163SQ201610585546
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月22日
【发明人】鲍宇
【申请人】上海华力微电子有限公司