半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，平面晶體管的柵極尺寸也越來(lái)越短，傳統(tǒng)的平面晶體管對(duì)溝道電流的控制能力變?nèi)?，產(chǎn)生短溝道效應(yīng)，產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性倉(cāng)泛。
[0003]為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)ο
[0004]請(qǐng)參考圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的立體結(jié)構(gòu)示意圖，包括:半導(dǎo)體襯底10 ;位于所述半導(dǎo)體襯底10上凸出的鰭部14 ;位于所述半導(dǎo)體襯底10表面并覆蓋部分鰭部14側(cè)壁的隔離層11，所述隔離層11的表面低于所述鰭部14的頂部；橫跨所述鰭部14的頂部和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)12，所述柵極結(jié)構(gòu)12包括:柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極、以及位于柵電極層和柵介質(zhì)層兩側(cè)的側(cè)墻。
[0005]對(duì)于鰭式場(chǎng)效應(yīng)管，鰭部14的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)12相接觸的部分成為溝道區(qū)，有利于增大驅(qū)動(dòng)電流，改善器件性能。
[0006]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形貌不良、尺寸不均勻，導(dǎo)致所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管性能不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，改善所形成的鰭部和隔離結(jié)構(gòu)的形貌，提高所述鰭部和隔離結(jié)構(gòu)尺寸的均勻性，提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底表面具有掩膜層，所述襯底內(nèi)具有若干溝槽，所述溝槽內(nèi)具有隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面與掩膜層的表面齊平；刻蝕部分所述隔離結(jié)構(gòu)，使所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于襯底表面，并暴露出部分溝槽的側(cè)壁表面；在刻蝕部分隔離結(jié)構(gòu)之后，采用表面處理工藝在溝槽暴露出的側(cè)壁表面形成保護(hù)層；在形成保護(hù)層之后，去除掩膜層。
[0009]可選的，所述表面處理工藝為濕法處理工藝，處理液包括臭氧和去離子水。
[0010]可選的，所述臭氧在去離子水中的濃度為Ippm?lOOppm。
[0011]可選的，所述保護(hù)層的材料為氧化物。
[0012]可選的，所述掩膜層的材料為氮化硅，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料為氧化硅。
[0013]可選的，所述刻蝕部分隔離結(jié)構(gòu)的工藝為各向同性干法刻蝕工藝。
[0014]可選的，所述各向同性干法刻蝕工藝的刻蝕氣體為NH3和NF3，氣壓為ITorr?1Torr,流量為 5sccm ?10sccm,功率為 5W ?100W。
[0015]可選的，去除掩膜層的工藝為濕法刻蝕工藝，刻蝕液包括磷酸，刻蝕溫度為120攝氏度?180攝氏度。
[0016]可選的，所述掩膜層和襯底之間還具有氧化硅層。
[0017]可選的，所述掩膜層的厚度為50埃?2000埃。
[0018]可選的，所述溝槽的形成工藝包括:在襯底表面形成掩膜薄膜；刻蝕所述掩膜薄膜，直至暴露出部分襯底表面為止，形成掩膜層；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底，形成溝槽。
[0019]可選的，所述掩膜薄膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、熱爐氧化工藝或分子束外延工藝。
[0020]可選的，所述隔離結(jié)構(gòu)的形成工藝包括:在掩膜層表面和溝槽內(nèi)形成填充滿所述溝槽的隔離膜；對(duì)所述隔離膜進(jìn)行拋光工藝，直至暴露出所述掩膜層表面為止，在溝槽內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)。
[0021]可選的，相鄰溝槽之間的襯底形成鰭部，在去除掩膜層之后，在隔離結(jié)構(gòu)表面、鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法中，在去除掩膜層之前，先刻蝕部分隔離結(jié)構(gòu)，使隔離結(jié)構(gòu)表面低于襯底表面，且所述隔離結(jié)構(gòu)的表面平坦。并且，在刻蝕隔離結(jié)構(gòu)之后，去除掩膜層之前，采用表面處理工藝在溝槽暴露出的側(cè)壁表面形成保護(hù)層，所述保護(hù)層能夠在后續(xù)去除掩膜層的過程中，保護(hù)溝槽的側(cè)壁表面免受損傷。而且，形成所述保護(hù)層的表面處理工藝在能夠去除前序工藝殘留于溝槽側(cè)壁表面的雜質(zhì)，進(jìn)一步改善所述溝槽側(cè)壁表面的形貌。以相鄰溝槽之間的襯底作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部，則所形成的隔離結(jié)構(gòu)和鰭部的形貌良好、尺寸均勻精確，使所形成的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定。
[0024]進(jìn)一步，表面處理的處理液包括臭氧和去離子水。所述表面處理工藝能夠?qū)λ鰷喜蹅?cè)壁暴露出的側(cè)壁表面進(jìn)行氧化，以形成以氧化物為材料的保護(hù)層進(jìn)行保護(hù)。而且，所述表面處理工藝能夠?qū)埩粲跍喜蹅?cè)壁表面雜質(zhì)進(jìn)行氧化，從而進(jìn)一步改善溝槽的側(cè)壁表面形貌。
[0025]進(jìn)一步，刻蝕隔離結(jié)構(gòu)的工藝為各向同性干法刻蝕工藝，所述各向同性干法刻蝕工藝對(duì)于溝槽側(cè)壁的表面損傷較小，能夠保持相鄰溝槽之間的襯底尺寸精確均一。其中，刻蝕氣體為NH3和NF3，所述刻蝕氣體對(duì)于襯底材料和隔離結(jié)構(gòu)材料具有較高的選擇性，因此在刻蝕隔離結(jié)構(gòu)時(shí)，難以對(duì)溝槽側(cè)壁造成損傷。而且，所述NH3和NF3能夠提高刻蝕工藝對(duì)于隔離結(jié)構(gòu)和掩膜層的選擇性，以確保在刻蝕隔離結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)掩膜層的損傷較少，以保證掩膜層能夠在刻蝕隔離結(jié)構(gòu)的過程中，保護(hù)襯底表面免受損傷。
【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2至圖4是一種形成鰭部和隔離層的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是去除掩膜層之后，以各向同性干法刻蝕工藝刻蝕隔離層所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6至圖10是本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如【背景技術(shù)】所述，采用現(xiàn)有技術(shù)所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的形貌不良、尺寸不均勻，導(dǎo)致所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管性能不良。
[0031]經(jīng)過研究，如圖2至圖4所示，是一種形成鰭部和隔離層的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]請(qǐng)參考圖2，提供襯底100，襯底100表面具有暴露出部分襯底100的掩膜層101 ；以掩膜層101為掩膜，刻蝕所述襯底100，在所述襯底100內(nèi)形成若干相鄰溝槽102。其中，相鄰溝槽102之間的襯底形成鰭部。
[0033]請(qǐng)參考圖3，在所述溝槽102 (如圖2所示)內(nèi)形成隔離層103，所述隔離層103的表面與掩膜層101表面齊平。
[0034]請(qǐng)參考圖4，刻蝕部分隔離層103，使隔離層103的表面低于襯底100表面。
[0035]為了后續(xù)能夠在鰭部的側(cè)壁和底部表面形成柵極結(jié)構(gòu)，需要刻蝕去除所述掩膜層101。然而，由于在刻蝕部分隔離層103之后，暴露出了部分鰭部的側(cè)壁表面，所述鰭部的側(cè)壁表面會(huì)在刻蝕掩膜層101的過程中受到損傷，致使所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管性能不良。
[0036]為了避免鰭部的側(cè)壁受到損傷，在一實(shí)施例中，在刻蝕隔離層之前去除所述掩膜層，并在去除掩膜層之后，以各向同性的干法刻蝕工藝刻蝕隔離層，以此減少在刻蝕隔離層的過程中對(duì)鰭部側(cè)壁的損傷。然而，由于去除掩膜層之后，所述隔離層103 (如圖3所示)的表面高于襯底100表面，在經(jīng)過各向同性的干法刻蝕工藝之后，所述隔離層103靠近溝槽102側(cè)壁的邊緣區(qū)域較低，而隔離層103的中心區(qū)域較高，如圖5所示。導(dǎo)致所述隔離層103的尺寸不均勻、形貌不良，則所述隔離層103的電隔離能力變差，所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的穩(wěn)定性不良。
[0037]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。其中，在去除掩膜層之前，先刻蝕部分隔離結(jié)構(gòu)，使隔離結(jié)構(gòu)表面低于襯底表面，且所述隔離結(jié)構(gòu)的表面平坦。并且，在刻蝕隔離結(jié)構(gòu)之后，去除掩膜層之前，采用表面處理工藝在溝槽暴露出的側(cè)壁表面形成保護(hù)層，所述保護(hù)層能夠在后續(xù)去除掩膜層的過程中，保護(hù)溝槽的側(cè)壁表面免受損傷。而且，形成所述保護(hù)層的表面處理工藝在能夠去除前序工藝殘留于溝槽側(cè)壁表面的雜質(zhì)，進(jìn)一步改善所述溝槽側(cè)壁表面的形貌。以相鄰溝槽之間的襯底作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的鰭部，則所形成的隔離結(jié)構(gòu)和鰭部的形貌良好、尺寸均勻精確，使所形成的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定。
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0039]圖6至圖10是本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
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