本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，更具體地，涉及鰭片式(fin)裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的鰭片式裝置(例如，finfet器件)的一種典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括襯底102和襯底102上的鰭片結(jié)構(gòu)。其中鰭片結(jié)構(gòu)包括了半導(dǎo)體層104和覆蓋在半導(dǎo)體層104上的硬掩模層106。在該常規(guī)結(jié)構(gòu)中，鰭片之間采用隔離層108進(jìn)行隔離。由于隔離層108僅存在于鰭片半導(dǎo)體層104之間的部位，而鰭片結(jié)構(gòu)底部的襯底并未形成有效的隔離，因此就會帶來漏電流的問題。

上述問題在基于體(bulk)半導(dǎo)體襯底的工藝中更加顯著。對于半導(dǎo)體器件的直流特性而言，尺寸類似的基于soi(silicon-on-insulator，絕緣體上硅)襯底和基于體硅的finfet器件可以得到相似的開關(guān)電流比。然而在考慮pn結(jié)漏電流和寄生電容時(shí)，器件的差別就會變得顯著?；隗w硅襯底的器件由于缺少器件下部埋氧層，其漏電流的問題更加明顯。另一方面，即使在soi工藝中，也依然存在漏電流的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在問題，并針對上述問題中的至少一個(gè)問題提出了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供襯底結(jié)構(gòu)，襯底結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底和襯底上的鰭片，鰭片包括 半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層頂部上的硬掩模層；在鰭片側(cè)壁上形成隔離層；以硬掩模層和隔離層作為掩?？涛g襯底，從而在鰭片兩側(cè)形成分離的凹陷，凹陷還延伸到鰭片底部下的襯底的一部分中；以絕緣填充材料至少填充凹陷，從而形成第一填充層。

在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料包括含硅的有機(jī)復(fù)合物；本發(fā)明的方法還包括：將第一填充層固化，從而形成固化的第二填充層；以及氧化步驟，以至少將第二填充層的材料氧化以形成硅的氧化物。

在一個(gè)實(shí)施例中，氧化步驟還將襯底的處于鰭片的半導(dǎo)體層之下且在凹陷之間的部分氧化。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一填充層內(nèi)部具有空隙。

在一個(gè)實(shí)施例中，含硅的有機(jī)復(fù)合物包括sioch。

在一個(gè)實(shí)施例中，第二填充層中孔隙率為15％～70％。

在一個(gè)實(shí)施例中，氧化步驟包括：采用濕法氧化和/或干法氧化，將多孔的第二填充層的材料和襯底的處于鰭片的半導(dǎo)體層之下且在凹陷之間的部分氧化，以形成硅的氧化物層。

在一個(gè)實(shí)施例中，其中，第一填充層還覆蓋鰭片，方法還包括：將第一填充層固化，從而形成固化的第二填充層；以及至少將第二填充層的材料氧化以形成硅的氧化物層；刻蝕硅的氧化物層，從而使得鰭片的至少一部分上的隔離層露出；以及去除所露出的隔離層，以露出鰭片的部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：對第二填充層進(jìn)行回蝕刻處理，從而去除第二填充層一部分，以露出鰭片的至少一部分上的隔離層；去除所露出的隔離層，以露出鰭片的部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕襯底的步驟包括：采用各向同性的濕法刻蝕工藝來蝕刻襯底，從而形成凹陷。

在一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕襯底的步驟包括：采用具有晶向選擇性的濕法刻蝕工藝來蝕刻襯底，從而形成凹陷。

在一個(gè)實(shí)施例中，在鰭片側(cè)壁形成隔離層的步驟包括：在襯底結(jié) 構(gòu)上形成隔離層以覆蓋鰭片；刻蝕鰭片頂部和襯底上的隔離層，從而使得形成在鰭片側(cè)壁上的隔離層保留。

在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括與半導(dǎo)體層鄰接的另外的半導(dǎo)體層，凹陷形成在另外的半導(dǎo)體層中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底和襯底上的鰭片，鰭片包括半導(dǎo)體層；在鰭片兩側(cè)的襯底中的分離的凹陷，凹陷還延伸到鰭片底部下的襯底的一部分中；至少填充凹陷的隔離結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)的材料為多孔的硅的氧化物。

在一個(gè)實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)的材料為多孔的低k介質(zhì)。

在一個(gè)實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)的孔隙率為15％～70％。

在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括與半導(dǎo)體層鄰接的另外的半導(dǎo)體層，凹陷形成在另外的半導(dǎo)體層中。

在一個(gè)實(shí)施例中，襯底還包括在鰭片的半導(dǎo)體層之下且在凹陷之間的硅的氧化物層。

在一個(gè)實(shí)施例中，鰭片還包括在半導(dǎo)體層頂部上的硬掩膜層。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。

附圖說明

構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體裝置的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意流程圖。

圖3-圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置 的制造過程若干階段的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的示意流程圖。圖3-圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造過程若干階段的示意圖。下面將結(jié)合圖2和圖3-11來進(jìn)行說明。

如圖2所示，在步驟201，提供襯底結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，襯底結(jié)構(gòu)30可以包括襯底302和襯底302上的鰭片303。其中鰭片303可以包括半導(dǎo)體層304和半導(dǎo)體層304頂部上的硬掩模層306。襯底302可以是例如體半導(dǎo)體襯底，如體硅襯底等。在其它的一些實(shí)施例中，襯底302也可以表示與鰭片的半導(dǎo)體層304 鄰接的另外的半導(dǎo)體層302。硬掩模層306的材料可以是諸如硅的氮化物等。應(yīng)理解，可以利用本領(lǐng)域中已知的方法、工藝步驟、材料等來形成本發(fā)明的襯底結(jié)構(gòu)，因此，在此不再就形成該襯底結(jié)構(gòu)的工藝的細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)說明。

回到圖2，在步驟203，在鰭片303側(cè)壁上形成隔離層501，如圖5所示。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，隔離層501可以通過如下來形成。如圖4所示，在襯底結(jié)構(gòu)30上形成隔離層308覆蓋鰭片303以及襯底302。然后刻蝕鰭片303頂部和襯底302上的隔離層，從而使得形成在鰭片303側(cè)壁上的隔離層501保留，如圖5所示。隔離層501的材料可以包括硅的氧化物、硅的氮化物等。

接著，回到圖2，在步驟205中，以硬掩模層306和隔離層501作為掩?？涛g襯底302，從而在鰭片303兩側(cè)形成分離的凹陷310，如圖6所示。如從圖6中可以最佳地看出的，凹陷310還延伸到鰭片303底部下的襯底的一部分中。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，選用采用具有晶相選擇性的刻蝕工藝刻蝕襯底302。例如，選用四甲基氫氧化銨(tetramethylammoniumhydroxide，簡稱tmah)溶液刻蝕襯底302，從而形成凹陷310。盡管在圖6中所形成的凹陷被示出為其截面的邊緣具有σ形狀，但應(yīng)理解，圖6中所示的凹陷310僅是示例性的，不作為本發(fā)明中凹陷形狀的限制。

例如，在其它實(shí)現(xiàn)方式中，選用各向同性的濕法刻蝕工藝刻蝕襯底302，從而形成凹陷310。

然后，回到圖2，在步驟207中，以絕緣填充材料至少填充凹陷310，從而形成第一填充層312。絕緣填充材料可以選擇硅的氧化物、含硅的有機(jī)復(fù)合物、低k介質(zhì)等材料。在本發(fā)明中，低k介質(zhì)是指介電常數(shù)低于或等于3.0的材料。

如此，可以實(shí)現(xiàn)一種新穎的鰭片隔離結(jié)構(gòu)，其支撐效果好，機(jī)械 強(qiáng)度好，并且使得器件可以具有良好的電學(xué)特性和穩(wěn)定性。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，如圖7所示，以含硅的有機(jī)復(fù)合物填充凹陷310，從而形成第一填充層312。其中硅的有機(jī)復(fù)合物包括但不限于sioch。第一填充層312至少填充凹陷310，第一填充層312可以被形成為與鰭片303頂部的硬掩模層306基本平齊，或者也可以被形成為覆蓋硬掩模層306。當(dāng)?shù)谝惶畛鋵?12覆蓋硬掩模層306時(shí)，將在之后的工藝中刻蝕掉覆蓋的部分(后面將說明)?？梢赃x用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)工藝或者旋涂(spin)工藝形成第一填充層312。形成的第一填充層312可以具有空隙313。

接著，如圖8所示，將第一填充層312固化，形成固化的第二填充層314。例如采用紫外光固化工藝處理sioch材料的第一填充層312，使第一填充層312固化。從而，可以得到多孔的sioch材料的第二填充層314。由于其具有孔隙，使得其等效介電常數(shù)進(jìn)一步下降。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，經(jīng)紫外線固化處理后的第二填充層的孔隙率可以為15％～70％，從而使得所形成的隔離結(jié)構(gòu)介電常數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度好，具有良好的電學(xué)特性和熱穩(wěn)定性。

在某些實(shí)施方式中，如圖9所示，可以進(jìn)一步至少將第二填充層314的材料氧化以形成硅的氧化物，還可以將襯底的處于鰭片303的半導(dǎo)體層之下且在凹陷之間的部分311氧化。第二填充層314的材料可以為多孔的硅的氧化物。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，采用濕法氧化和/或干法氧化工藝，將多孔的第二填充層314和襯底的處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹陷之間的部分311氧化，以形成硅的氧化物層。其中，襯底的處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹陷之間的部分311的材料可以部分地被氧化為硅的氧化物，也可以全部被氧化為硅的氧化物。類似地，也可以使得所形成的隔離結(jié)構(gòu)介電常數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度好，并使得器件具有良好的電學(xué)特性和熱穩(wěn)定性，襯底的處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹 陷之間的部分311的材料被氧化為硅的氧化物，從而減小了漏電流。

接著，可選地，如圖10所示，可以刻蝕第二填充層314，從而在凹陷310形成隔離結(jié)構(gòu)316。

在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，對圖8所示第二填充層314進(jìn)行回蝕刻處理，例如采用氫氟酸稀釋水溶液回蝕刻，從而去除第二填充層314的一部分，使得鰭片313側(cè)壁的至少一部分隔離層501露出。之后，可選地，可以采用濕法氧化和/或干法氧化工藝，將多孔的第二填充層314和處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹陷之間的部分311氧化，其中，處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹陷之間的部分311的材料可以部分地被氧化為硅的氧化物，也可以全部被氧化為硅的氧化物，以得到硅的氧化物層。

最后，可以將露出的隔離層501去除，使得鰭片的至少一部分露出，得到的結(jié)構(gòu)如圖11所示。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隔離結(jié)構(gòu)316介電常數(shù)(或者等效介電常數(shù))低，可以對器件進(jìn)行很好的隔離；機(jī)械強(qiáng)度好，可以對鰭片303起到很好的支撐；使得器件具有良好的電學(xué)特性和穩(wěn)定性(例如，熱穩(wěn)定性等)；處于鰭片的半導(dǎo)體層304之下且在凹陷之間的部分311材料為硅的氧化物，能夠減小漏電流。

應(yīng)理解，本公開還教導(dǎo)了一種半導(dǎo)體裝置，包括：

半導(dǎo)體襯底和襯底上的鰭片，鰭片包括半導(dǎo)體層；在鰭片兩側(cè)的襯底中的凹陷，凹陷還延伸到鰭片底部下的襯底的一部分中；至少填充凹陷的隔離結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，隔離結(jié)構(gòu)的材料為多孔的硅的氧化物。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，隔離結(jié)構(gòu)的材料為多孔的低k介質(zhì)。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，隔離結(jié)構(gòu)的孔隙率為15％～70％。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，襯底包括與半導(dǎo)體層鄰接的另外的半導(dǎo)體層，所述凹陷形成在另外的半導(dǎo)體層中。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，襯底還包括在所述鰭片的半導(dǎo)體層之下且在所述凹陷之間硅的氧化物層。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，鰭片還包括在半導(dǎo)體層頂部上的硬掩模層。

至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本公開實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。為了避免模糊本公開的教導(dǎo)，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。另外，本說明書公開所教導(dǎo)的各實(shí)施例可以自由組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以對上面說明的實(shí)施例進(jìn)行多種修改而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本公開的精神和范圍。