本发明实施例涉及半导体制造领域,尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
背景技术:
1、随着半导体集成电路(integrated circuit,ic)产业的快速发展,半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进,使得集成电路朝着体积更小、电路精度更高、电路复杂度更高的方向发展。
2、为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求,半导体工艺逐渐开始从平面晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡,如:鳍式场效应晶体管(fin field effecttransistor,finfet)等。其中,鳍式场效应晶体管中,栅极三面包围鳍(fin)状的沟道,与平面晶体管相比,鳍式场效应晶体管的栅极对沟道的控制能力更强,能够更好的抑制短沟道效应。
3、在半导体领域中,根据工艺要求,通常会采用鳍切(fin cut)工艺去除不需要的鳍部。但是,经过鳍切工艺后形成的鳍式场效应晶体管的性能仍有待提高。
技术实现思路
1、本发明实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法,以提高半导体结构的性能。
2、为解决上述问题,本发明实施提供一种半导体结构,包括:衬底,所述衬底包括隔断区和有源区;鳍部,位于所述有源区的衬底上;隔离层,位于所述衬底上,所述隔离层包括第一隔离层和第二隔离层;其中,所述第一隔离层位于所述隔断区和有源区的衬底上,所述有源区的第一隔离层覆盖所述鳍部的侧壁,所述隔断区的第一隔离层沿所述鳍部的排列方向间隔分立设置;所述第二隔离层位于所述隔断区的衬底上,所述第二隔离层位于相邻的所述第一隔离层之间,且所述第二隔离层的顶部与所述有源区的第一隔离层的顶部相齐平。
3、相应的,本发明实施例还提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供衬底,所述衬底包括隔断区和有源区,所述隔断区和有源区的衬底上形成有鳍部;在所述鳍部侧部的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层覆盖所述鳍部的侧壁;去除部分厚度的所述隔断区的鳍部和第一隔离层,在所述隔断区中形成第一凹槽,所述第一凹槽由剩余的所述鳍部和第一隔离层、以及所述有源区的第一隔离层围成;去除所述第一凹槽底部的鳍部,形成与所述第一凹槽相连通的第二凹槽,所述第二凹槽暴露所述隔断区的衬底顶部;在所述第一凹槽和第二凹槽中形成第二隔离层,所述第二隔离层覆盖所述第一凹槽的侧壁,所述第二隔离层和第一隔离层构成隔离层。
4、与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下优点:
5、本发明实施例提供的半导体结构中,隔离层包括第一隔离层和第二隔离层,所述第一隔离层位于所述隔断区和有源区的衬底上,所述有源区的第一隔离层覆盖所述鳍部的侧壁,所述隔断区的第一隔离层沿所述鳍部的排列方向间隔分立设置;所述第二隔离层位于所述隔断区的衬底上,所述第二隔离层位于相邻的所述第一隔离层之间,且所述第二隔离层的顶部与所述有源区的第一隔离层的顶部相齐平;所述隔离层由所述第一隔离层和第二隔离层依次分步形成,通常先在所述鳍部侧部的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层覆盖所述鳍部的侧壁,再去除部分厚度的所述隔断区的鳍部和第一隔离层,在所述隔断区中形成第一凹槽;形成所述第一凹槽后,先去除所述第一凹槽底部的鳍部,形成与所述第一凹槽相连通的第二凹槽,再在所述第一凹槽和第二凹槽中形成第二隔离层,从而使得所述隔离区中的第二隔离层位于相邻的第一隔离层之间,由于所述鳍部的侧壁上覆盖有第一隔离层,减小了去除鳍部的工艺对剩余鳍部的应力作用,从而降低了所述鳍部发生鳍部弯曲(fin bending)问题的概率,相应提高了鳍部的质量;而且,在形成第二隔离层时,隔断区的衬底上仍有部分厚度的第一隔离层,即形成的第二隔离层厚度较小,因而减小了第二隔离层的形成对与所述隔断区相邻的有源区的鳍部的应力作用,从而也降低了所述鳍部发生鳍部弯曲问题的概率,相应也提高了鳍部的质量,进而提高了半导体结构的性能。
6、本发明实施例提供的半导体结构的形成方法中,先在所述鳍部侧部的衬底上形成第一隔离层,所述第一隔离层覆盖所述鳍部的侧壁,再去除部分厚度的所述隔断区的鳍部和第一隔离层,在所述隔断区中形成第一凹槽;形成第一凹槽后,先去除所述第一凹槽底部的鳍部,形成与所述第一凹槽相连通的第二凹槽,再在所述第一凹槽和第二凹槽中形成第二隔离层,所述第二隔离层覆盖所述第一凹槽的侧壁,从而使得隔离区中的第二隔离层位于相邻的第一隔离层之间,且所述第二隔离层和第一隔离层构成隔离层。由此可见,所述隔离层由所述第一隔离层和第二隔离层依次分步形成,在形成所述第一凹槽的过程中,由于所述鳍部的侧壁上覆盖有第一隔离层,减小了去除鳍部的工艺对剩余鳍部的应力作用,从而降低了所述鳍部发生鳍部弯曲问题的概率,相应提高了鳍部的质量;而且,在形成第二隔离层时,隔断区的衬底上仍有部分厚度的第一隔离层,即形成的第二隔离层厚度较小,因而减小了第二隔离层的形成对与所述隔断区相邻的有源区的鳍部的应力作用,从而也降低了所述鳍部发生鳍部弯曲问题的概率,相应也提高了鳍部的质量,进而提高了半导体结构的性能。
1.一种半导体结构,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述隔断区的衬底顶部低于所述有源区的衬底顶部。
3.如权利要求2所述的半导体结构,其特征在于,所述隔断区的衬底底部与所述有源区的衬底顶部之间的垂直距离为50埃米至350埃米。
4.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,在所述隔断区中,沿与所述鳍部侧壁相垂直的方向,位于相邻所述第一隔离层之间的所述第二隔离层的顶面宽度为10纳米至17纳米。
5.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述隔断区的第一隔离层顶部低于所述有源区的第一隔离层顶部;
6.如权利要求5所述的半导体结构,其特征在于,沿所述衬底顶面的法线方向,所述隔断区的第一隔离层顶部至所述有源区的鳍部顶部的距离为所述有源区的鳍部高度的40%至60%。
7.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:
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,在形成所述第一隔离层之后,在形成所述第二凹槽之前,所述形成方法还包括:对所述隔断区的鳍部进行改性,用于提高改性的所述鳍部与未改性的所述衬底之间的去除选择比。
9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,对所述隔断区的鳍部进行改性的方式包括:对所述隔断区的鳍部进行离子注入。
10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述离子注入的工艺的参数包括:注入离子为b离子或as离子,注入能量为1kev至600kev,注入剂量为1×1012ions/cm2至2×1018ions/cm2。
11.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述第一凹槽后,对所述隔断区的鳍部进行改性。
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,在形成所述第一隔离层之后,在形成所述第一凹槽之前,还包括:在所述有源区的鳍部和第一隔离层上形成图形化的掩膜结构,所述掩膜结构具有掩膜开口,所述掩膜开口位于所述隔断区;
13.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,采用湿法刻蚀工艺去除所述第一凹槽底部的鳍部,形成与所述第一凹槽相连通的第二凹槽;
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,所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括:刻蚀溶液包括氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液,所述氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液中,氢氟酸、硝酸与醋酸的体积比例为1∶1∶2至1∶2∶6,工艺温度为30摄氏度至60摄氏度,工艺时间为100秒至240秒。
15.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述第二凹槽的步骤中,还去除部分厚度的所述隔断区的衬底。
16.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第二隔离层的工艺包括流动性化学气相沉积工艺。
17.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第二隔离层的步骤包括:
18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,进行多次填充操作,直至在所述第二凹槽中填充第二隔离材料层,所述填充操作的步骤包括:
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,所述填充操作的次数为15次至30次。
20.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述形成方法还包括:去除部分厚度的隔离层,露出所述有源区中的部分高度的所述鳍部。