多柵器件的形成方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的實(shí)施例提供了一種多柵器件的形成方法，包括：提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一開口的硅薄膜；所述第一開口內(nèi)填充滿半導(dǎo)體薄膜；形成覆蓋所述硅薄膜和半導(dǎo)體薄膜的具有第二開口的光刻膠層，所述第二開口位于第一開口的正上方，且第二開口的寬度小于第一開口的寬度；向第二開口內(nèi)填充滿自對準(zhǔn)層；對其進(jìn)行退火處理，形成分別呈線性排列的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)，且所述第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)相互交錯排列；去除所述第一結(jié)構(gòu)，形成具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層；以所述具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層為掩膜，去除部分所述半導(dǎo)體薄膜，形成第三結(jié)構(gòu)；形成與所述第三結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的鰭部。形成的鰭部的寬度小，多柵器件的驅(qū)動電流大，性能穩(wěn)定。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體
，特別涉及一種。
技術(shù)介紹
隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著工藝節(jié)點(diǎn)逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，來獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當(dāng)器件的特征尺寸(CD， Critical Dimension)進(jìn)一步下降時，即使采用后柵工藝,常規(guī)的MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無法滿足對器件性能的需求，多柵器件作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin FET)是一種常見的多柵器件，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14 一般是通過對半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；介質(zhì)層 11，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部14的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂部和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)12包括柵介質(zhì)層(圖中未示出)和位于柵介質(zhì)層上的柵電極(圖中未示出)。對于Fin FET，鰭部14的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)12相接觸的部分都成為溝道區(qū)，即具有多個柵，有利于增大驅(qū)動電流，改善器件性能?，F(xiàn)有技術(shù)的，包括請參考圖2，提供基底20，在所述基底20表面形成有圖形化的光刻膠層21。請參考圖3，以所述圖形化的光刻膠層21為掩膜，刻蝕所述基底20，形成凸出的鰭部23。然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的多柵器件的鰭部23的特征尺寸較大，器件性能改善不大。 更多關(guān)于請參考公開號為“US7868380B2”的美國專利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的問題是提供一種，形成的多柵器件的鰭部的特征尺寸更小、器件性能好。為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了一種，包括提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一開口的硅薄膜；所述第一開口內(nèi)填充滿半導(dǎo)體薄膜；形成覆蓋所述硅薄膜和半導(dǎo)體薄膜的光刻膠層，所述光刻膠層具有第二開口，所述第二開口位于所述第一開口的正上方，且所述第二開口的寬度小于所述第一開口的寬度；向所述第二開口內(nèi)填充滿自對準(zhǔn)層；對所述自對準(zhǔn)層進(jìn)行退火處理，形成分別呈線性排列的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)，且所述第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)相互交錯排列；去除所述第一結(jié)構(gòu)，形成具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層；以所述具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層為掩膜，去除部分所述半導(dǎo)體薄膜，形成第三結(jié)構(gòu)；形成與所述第三結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的鰭部?？蛇x地，所述自對準(zhǔn)層的材料為PS-b-PMMA?？蛇x地，所述第一結(jié)構(gòu)的材料為PMMA，所述第二結(jié)構(gòu)的材料為PS ;或者所述第一結(jié)構(gòu)的材料為PS，所述第二結(jié)構(gòu)的材料為PMMA?？蛇x地，當(dāng)所述第一結(jié)構(gòu)的材料為PMMA時，去除所述第一結(jié)構(gòu)的工藝步驟包括 采用紫外光源照射所述第一結(jié)構(gòu)，添加醋酸去除所述第一結(jié)構(gòu)?？蛇x地，所述紫外光的功率為280W ;所述醋酸中CH3COOH和H2O的體積比例為3 7。可選地，所述第一結(jié)構(gòu)的寬度為10-20nm，所述第二結(jié)構(gòu)的寬度為20_40nm?？蛇x地，所述半導(dǎo)體薄膜的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，所述半導(dǎo)體薄膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積?？蛇x地，所述半導(dǎo)體薄膜的形成步驟包括在溫度為600-800°C，壓力為 O. 1-0. 3Torr的條件下，通入流量為80_150sccm的SiH4,流量為40_80sccm的GeH4,流量為 10-20SLM 的 H2?？蛇x地，所述形成與所述第三結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的鰭部的工藝步驟包括在相鄰兩個第三結(jié)構(gòu)間的開口內(nèi)形成第四結(jié)構(gòu)，并去除所述第三結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述第四結(jié)構(gòu)的寬度等于待形成的鰭部的寬度時，將第四結(jié)構(gòu)作為多柵器 件的鰭部；當(dāng)所述第四結(jié)構(gòu)的寬度小于待形成的鰭部的寬度時，在所述第四結(jié)構(gòu)表面形成相應(yīng)厚度的、與所述第四結(jié)構(gòu)的材料相同的薄膜，形成多柵器件的鰭部；當(dāng)所述第四結(jié)構(gòu)的寬度大于待形成的鰭部的寬度時，去除部分第四結(jié)構(gòu)形成鰭部。可選地，所述鰭部的寬度為12nm_40nm?？蛇x地，所述去除所述第三結(jié)構(gòu)的工藝為刻蝕工藝，所述刻蝕工藝的參數(shù)為溫度 600-800°C，壓力為I個大氣壓,流量為150-300sccm的HC1，流量為15-30SLM的H2?？蛇x地，所述在所述第四結(jié)構(gòu)表面形成相應(yīng)厚度的、與所述第四結(jié)構(gòu)的材料相同的薄膜的形成工藝為選擇性外延生長工藝。可選地，所述選擇性外延生長工藝的工藝參數(shù)為壓力O. 1-0. 3Torr，溫度 1500-1800°C，流量為 150-300sccm 的 SiH2Cl2,流量為 20_50sccm 的 HCl，流量為 10-20SLM 的H2。可選地，所述第四結(jié)構(gòu)和所述鰭部的材料為Si?？蛇x地，所述形成與所述第三結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的鰭部的工藝步驟包括當(dāng)所述第三結(jié)構(gòu)的寬度等于待形成的鰭部的寬度時，將所述第三結(jié)構(gòu)作為多柵器件的鰭部；當(dāng)所述第三結(jié)構(gòu)的寬度小于待形成的鰭部的寬度時，在所述第三結(jié)構(gòu)表面覆蓋一層所述半導(dǎo)體薄膜， 形成多柵器件的鰭部；當(dāng)所述第三結(jié)構(gòu)的寬度大于待形成的鰭部的寬度時，對所述第三結(jié)構(gòu)進(jìn)行修剪后形成多柵器件的鰭部?？蛇x地，所述鰭部的寬度為2nm_30nm?？蛇x地，所述在所述第三結(jié)構(gòu)表面覆蓋一層所述半導(dǎo)體薄膜的形成工藝為選擇性外延生長工藝?？蛇x地，所述選擇性外延生長工藝的工藝參數(shù)為溫度600-800°C，壓力.O. 1-0. 3Torr,流量為 80_150sccm 的 SiH4,流量為 40_80sccm 的 GeH4,流量為 10-20SLM 的可選地，所述第三結(jié)構(gòu)和所述鰭部的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，所述半導(dǎo)體薄膜的厚度為l_3nm?？蛇x地，所述半導(dǎo)體薄膜的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，還包括形成覆蓋所述硅薄膜和半導(dǎo)體薄膜的硬掩膜層，所述光刻膠層形成在所述硬掩膜層上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本專利技術(shù)的實(shí)施例在第二開口內(nèi)填充滿自對準(zhǔn)層，所述自對準(zhǔn)層在退火處理時會形成分別呈線性排列且相互交錯排列的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)，所述第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)的寬度小，利用所述自對準(zhǔn)層形成的鰭部的特征尺寸也較現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭部的特征尺寸小， 可以有效提高多柵器件的驅(qū)動電流，改善所述多柵器件的性能。進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的實(shí)施例中，根據(jù)待形成的多柵器件的鰭部的特征尺寸，選擇對第三結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的處理后形成鰭部，或者選擇在相鄰兩個第三結(jié)構(gòu)間的開口內(nèi)形成第四結(jié)構(gòu)，對所述第四結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的處理后形成鰭部。本專利技術(shù)實(shí)施例形成的多柵器件的鰭部的特征尺寸小，可以有效提高多柵器件的驅(qū)動電流，改善所述多柵器件的性能。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鰭形場效應(yīng)管的立體結(jié)構(gòu)示意圖2-圖3是現(xiàn)有技術(shù)的多柵器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例的的流程示意圖5-圖15是本專利技術(shù)第一實(shí)施例的多柵器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖16-圖18是本專利技術(shù)第二實(shí)施例的多柵器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式正如
技術(shù)介紹
所述，現(xiàn)有技術(shù)的中，形成的多柵器件的鰭部的特征尺寸較大，不利于提高多柵器件的驅(qū)動電流，限制了多柵器件的性能。本專利技術(shù)實(shí)施例的專利技術(shù)人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，自對準(zhǔn)技術(shù)(Directed self-assembly technology, D SA)中，聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物 (polystyrene-block-poly (methyl methacrylate) copolymers, PS-b-PMMA)在退火條件下本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多柵器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；形成位于所述基底表面的具有第一開口的硅薄膜；所述第一開口內(nèi)填充滿半導(dǎo)體薄膜；形成覆蓋所述硅薄膜和半導(dǎo)體薄膜的光刻膠層，所述光刻膠層具有第二開口，所述第二開口位于所述第一開口的正上方，且所述第二開口的寬度小于所述第一開口的寬度；向所述第二開口內(nèi)填充滿自對準(zhǔn)層；對所述自對準(zhǔn)層進(jìn)行退火處理，形成分別呈線性排列的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)，且所述第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)相互交錯排列；去除所述第一結(jié)構(gòu)，形成具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層；以所述具有多個第三開口的自對準(zhǔn)層為掩膜，去除部分所述半導(dǎo)體薄膜，形成第三結(jié)構(gòu)；形成與所述第三結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的鰭部。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：三重野文健，
申請(專利權(quán))人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：