本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域,尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù):
隨著集成電路高密度的發(fā)展趨勢,構(gòu)成電路的器件更緊密地放置在芯片中以適應(yīng)芯片的可用空間。相應(yīng)地,半導(dǎo)體襯底單位面積上有源器件的密度不斷增加,因此器件之間的有效絕緣隔離變得更加重要。
淺溝槽隔離(shallowtrenchisolation,sti)技術(shù)具有良好的隔離效果(例如:工藝隔離效果和電性隔離效果),淺溝槽隔離技術(shù)還具有減少占用晶圓表面的面積、增加器件的集成度等優(yōu)點。因此,隨著集成電路尺寸的減小,器件之間的隔離現(xiàn)主要采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
但是,現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)容易引起半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能的降低。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法,優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
為解決上述問題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法,包括:提供基底,所述基底包括襯底、以及凸出于所述襯底的鰭部,所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域;在所述鰭部之間的襯底上形成第一初始隔離層;圖形化所述第一初始隔離層,在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交界處形成露出所述襯底的第一開口;在所述第一開口側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層,所述側(cè)壁保護(hù)層與所述襯底以及鰭部的材料不相同;形成所述側(cè)壁保護(hù)層后,沿所述第一開口刻蝕所述襯底,在所述襯底內(nèi)形成第二開口;形成填充滿所述第二開口和第一開口的第二初始隔離層;去除部分厚度的第二初始隔離層、側(cè)壁保護(hù)層和第一初始隔離層,露出所述鰭部;剩余所述第一初始隔離層、第二初始隔離層和側(cè)壁保護(hù)層用于構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)。
可選的,所述第一區(qū)域用于形成n型晶體管,所述第二區(qū)域用于形成p型晶體管;所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為sram;所述第一區(qū)域用于形成下拉晶體管或傳送門晶體管,所述第二區(qū)域用于形成上拉晶體管。
可選的,所述側(cè)壁保護(hù)層的厚度為
可選的,所述側(cè)壁保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
可選的,形成所述側(cè)壁保護(hù)層的步驟包括:形成保形覆蓋所述第一開口底部和側(cè)壁的側(cè)壁保護(hù)膜,所述側(cè)壁保護(hù)膜還覆蓋所述第一初始隔離層頂部和鰭部頂部;采用無掩膜刻蝕工藝,刻蝕去除所述第一開口底部、以及所述第一初始隔離層頂部和鰭部頂部的側(cè)壁保護(hù)膜,在所述第一開口側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層。
可選的,形成所述側(cè)壁保護(hù)膜的工藝為原子層沉積工藝。
可選的,所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括:向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含硅的前驅(qū)體,工藝溫度為80攝氏度至300攝氏度,壓強(qiáng)為0.1托至20托,沉積次數(shù)為5次至50次。
可選的,所述第二開口的深度為
可選的,沿所述第一開口刻蝕所述襯底的步驟中,所述刻蝕工藝對所述襯底的刻蝕速率大于對所述側(cè)壁保護(hù)層的刻蝕速率。
可選的,所述第一初始隔離層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅;所述第二初始隔離層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
可選的,所述第一初始隔離層和第二初始隔離層的材料相同。
可選的,形成所述第一開口的步驟包括:通過曝光顯影工藝,在所述第一初始隔離層上形成圖形層,所述圖形層暴露出所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交界處的部分第一初始隔離層;以所述圖形層為掩膜,刻蝕所述第一初始隔離層,直至露出所述襯底,并在所述第一初始隔離層內(nèi)形成第一開口。
相應(yīng)的,本發(fā)明還提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:基底,所述基底包括襯底、以及凸出于所述襯底的鰭部,所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域;位于所述鰭部之間的隔離結(jié)構(gòu),所述隔離結(jié)構(gòu)的頂部低于所述鰭部的頂部,所述隔離 結(jié)構(gòu)包括位于所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交界處襯底內(nèi)的第二隔離層,所述第二隔離層的頂部高于所述襯底頂部,所述隔離結(jié)構(gòu)還包括位于高于所述襯底的第二隔離層側(cè)壁上的側(cè)壁保護(hù)層,以及覆蓋所述側(cè)壁保護(hù)層側(cè)壁和襯底的第一隔離層,其中,所述側(cè)壁保護(hù)層與所述襯底以及鰭部的材料不相同。
可選的,所述第一區(qū)域用于形成n型晶體管,所述第二區(qū)域用于形成p型晶體管;所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為sram;所述第一區(qū)域用于形成下拉晶體管或傳送門晶體管,所述第二區(qū)域用于形成上拉晶體管。
可選的,所述側(cè)壁保護(hù)層的厚度為
可選的,所述第二隔離層位于所述襯底內(nèi)的厚度為
可選的,所述側(cè)壁保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
可選的,所述第一隔離層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅;所述第二隔離層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
可選的,所述第一隔離層和第二隔離層的材料相同。
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:
本發(fā)明在形成隔離結(jié)構(gòu)的步驟中,先在第一初始隔離層內(nèi)形成露出所述襯底的第一開口,然后在所述第一開口側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層,再沿所述第一開口刻蝕所述襯底。其中,所述側(cè)壁保護(hù)層的材料與所述襯底以及鰭部的材料不相同,因此在刻蝕所述襯底的過程中,所述刻蝕工藝對所述側(cè)壁保護(hù)層的刻蝕速率較慢,所述側(cè)壁保護(hù)層可以保護(hù)所述第一開口兩側(cè)的鰭部,從而可以避免刻蝕所述襯底的工藝對所述鰭部造成損耗,進(jìn)而可以優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
可選方案中,所述第一初始隔離層、第二初始隔離層和側(cè)壁保護(hù)層的材料均為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅,也就是說,所述側(cè)壁保護(hù)層的材料也為隔離結(jié)構(gòu)材料,因此具有較好的工藝兼容性。
附圖說明
圖1至圖8是現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9至圖16是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖17是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
由背景技術(shù)可知,現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)容易引起半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能的降低,結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法分析其原因。結(jié)合參考圖1至圖6,示出了現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。
參考圖1,提供基底(未標(biāo)示),所述基底包括襯底100、以及凸出于所述襯底100的鰭部110,所述襯底包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ。
本實施例中,所述基底用于形成sram,所述第一區(qū)域ⅰ用于形成下拉(pd,pulldown)晶體管或傳送門(pg,passgate)晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成上拉(pu,pullup)晶體管。
需要說明的是,所述鰭部110頂部形成有硬掩膜層300,所述硬掩膜層300用于作為形成所述鰭部110的刻蝕掩膜。
參考圖2,在所述鰭部110之間的襯底100上形成第一初始隔離層120,所述第一初始隔離層120頂部與所述硬掩膜層300頂部齊平。所述第一初始隔離層120的材料為氧化硅。
參考圖3,在所述第一初始隔離層120上形成圖形層310,所述圖形層310具有開口311,且所述開口311暴露出所述第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ交界處的部分第一初始隔離層120。
參考圖4,以所述圖形層310為掩膜,沿所述開口311(如圖3所示)依次刻蝕所述第一初始隔離層120和部分厚度的襯底100,形成溝槽130。
參考圖5,形成填充滿所述溝槽130(如圖4所示)的第二初始隔離層140,所述第二初始隔離層140的頂部與所述第一初始隔離層120的頂部齊平。
參考圖6,去除部分厚度的所述第一初始隔離層120和第二初始隔離層140,分別形成第一隔離層121和第二隔離層141,所述第一隔離層121和第 二隔離層141用于構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)150。其中,所述第一隔離層121用于對相鄰n型晶體管或相鄰p型晶體管之間起到隔離作用,所述第二隔離層141用于對相鄰n型晶體管和p型晶體管之間起到隔離作用。
本實施例中,所述第一區(qū)域ⅰ用于形成下拉晶體管或傳送門晶體管,且所述下拉晶體管或傳送門晶體管為n型晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成上拉晶體管,且所述上拉晶體管為p型晶體管;所述第二隔離層141不僅位于所述第一隔離層121內(nèi),還位于部分深度的襯底100內(nèi),通過所述第二隔離層141,可以更好地對相鄰n型晶體管和p型晶體管之間起到隔離作用,即對不同類型的晶體管之間起到隔離作用。
但是,如圖7所示,在所述第一初始隔離層120上形成圖形層310的工藝過程中,光刻工藝容易發(fā)生對準(zhǔn)偏移的現(xiàn)象,例如所述開口311向所述第一區(qū)域ⅰ發(fā)生偏移;如圖8所示,在以所述圖形層310為掩膜,沿所述開口311(如圖7所示)刻蝕所述第一初始隔離層120后,所述第一區(qū)域ⅰ鰭部110的側(cè)壁容易因所述開口311發(fā)生偏移而暴露在刻蝕環(huán)境中,且隨著集成電路特征尺寸的持續(xù)減小,鰭部110與鰭部110之間的間距也越來越小,相應(yīng)的,對準(zhǔn)偏移問題造成的后果也越來越明顯;此外,由于所述襯底100和鰭部110的材料相同,后續(xù)繼續(xù)刻蝕所述襯底100的過程中,對暴露在刻蝕環(huán)境中的鰭部110進(jìn)行刻蝕,從而導(dǎo)致所述鰭部110受到損耗,進(jìn)而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能的降低。
為了解決所述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法,包括:提供基底,所述基底包括襯底、以及凸出于所述襯底的鰭部,所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域;在所述鰭部之間的襯底上形成第一初始隔離層;圖形化所述第一初始隔離層,在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交界處形成露出所述襯底的第一開口;在所述第一開口側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層,所述側(cè)壁保護(hù)層與所述襯底以及鰭部的材料不相同;形成所述側(cè)壁保護(hù)層后,沿所述第一開口刻蝕所述襯底,在所述襯底內(nèi)形成第二開口;形成填充滿所述第二開口和第一開口的第二初始隔離層;去除部分厚度的第二初始隔離層、側(cè)壁保護(hù)層和第一初始隔離層,露出所述鰭部;剩余所述第一初始隔離層、第二初始隔離層和側(cè)壁保護(hù)層用于構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明在形成隔離層的步驟中,先在第一初始隔離層內(nèi)形成露出所述襯底的第一開口,然后在所述第一開口側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層,再沿所述第一開口刻蝕所述襯底。其中,所述側(cè)壁保護(hù)層的材料與所述襯底以及鰭部的材料不相同,因此在刻蝕所述襯底的過程中,所述側(cè)壁保護(hù)層可以保護(hù)所述第一開口兩側(cè)的鰭部,從而可以避免刻蝕所述襯底的工藝對所述鰭部造成損耗,進(jìn)而可以優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
圖9至圖16是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。
參考圖9,提供基底(未標(biāo)示),所述基底包括襯底400、以及凸出于所述襯底400的鰭部410,所述襯底包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ。
所述第一區(qū)域ⅰ用于形成n型晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成p型晶體管。本實施例中,所述基底用于形成sram,所述第一區(qū)域ⅰ用于形成下拉(pd,pulldown)晶體管或傳送門(pg,passgate)晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成上拉(pu,pullup)晶體管。
所述襯底400的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦,所述襯底400還能夠為絕緣體上的硅襯底或者絕緣體上的鍺襯底;所述鰭部410的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦。本實施例中,所述襯底400為硅襯底,所述鰭部410的材料為硅。
具體地,形成所述基底的步驟包括:提供初始基底,在所述初始基底上形成圖形化的硬掩膜層600;以所述硬掩模層600為掩膜,刻蝕所述初始基底,形成若干分立的凸起;所述凸起為鰭部410,刻蝕后的初始基底作為襯底400,所述襯底400包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ。
本實施例中,所述鰭部410的側(cè)壁與所述襯底400表面相垂直,即所述鰭部410的頂部尺寸等于底部尺寸。在其他實施例中,所述鰭部的頂部尺寸還可以小于底部尺寸。
本實施例中,所述硬掩膜層600的材料為氮化硅,后續(xù)在進(jìn)行平坦化工 藝時,所述硬掩膜層600表面能夠作為平坦化工藝的停止位置,且所述硬掩膜層600還能夠起到保護(hù)所述鰭部410頂部的作用。
需要說明的是,為了減小所述硬掩膜層600與鰭部410之間的應(yīng)力,避免直接在初始基底上形成所述硬掩膜層600時產(chǎn)生位錯的問題,在初始基底上形成所述硬掩膜層600之前,還包括:在所述初始基底上形成緩沖層500,所述緩沖層500的材料可以為氧化硅。
還需要說明的是,形成所述基底之后,所述制造方法還包括:在所述鰭部410表面形成襯墊氧化層(圖未示),用于修復(fù)所述鰭部410。
在氧化處理過程中,由于所述鰭部410凸出的棱角部分的比表面更大,更容易被氧化,后續(xù)去除所述襯墊氧化層之后,不僅所述鰭部410表面的缺陷層被去除,且凸出棱角部分也被去除,使所述鰭部410的表面光滑,晶格質(zhì)量得到改善,避免所述鰭部410頂角尖端放電問題,有利于改善鰭式場效應(yīng)管的性能。
本實施例中,所述襯墊氧化層還位于所述襯底400表面,所述襯墊氧化層的材料為氧化硅。
參考圖10,在所述鰭部410之間的襯底400上形成第一初始隔離層420。
所述第一初始隔離層420為后續(xù)形成隔離結(jié)構(gòu)提供工藝基礎(chǔ),用于對相鄰器件之間起到隔離作用。
所述第一初始隔離層420的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述第一初始隔離層420的材料為氧化硅。
具體地,形成所述第一初始隔離層420的步驟包括:在所述鰭部410之間的襯底400上形成第一隔離膜,所述第一隔離膜的頂部高于所述硬掩膜層600的頂部;研磨去除高于所述硬掩膜層600頂部的第一隔離膜,形成第一初始隔離層420。
為了提高形成所述第一隔離膜的工藝的填孔(gap-filling)能力,采用流動性化學(xué)氣相沉積(fcvd,flowablecvd)或高縱寬比化學(xué)氣相沉積工藝(harpcvd),形成所述第一隔離膜。在一個具體實施例中,所述第一隔離膜 的形成工藝包括:采用流動性化學(xué)氣相沉積工藝形成前驅(qū)第一隔離膜;對所述前驅(qū)第一隔離膜進(jìn)行退火固化處理,將前驅(qū)第一隔離膜轉(zhuǎn)化為第一隔離膜。
本實施例中,采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝,研磨去除高于所述硬掩膜層600頂部的第一隔離膜,直至剩余第一隔離膜頂部與所述硬掩膜層600頂部齊平。
結(jié)合參考圖11和圖12,圖形化所述第一初始隔離層420,在所述第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ交界處形成露出所述襯底400的第一開口430(如圖12所示)。
所述第一開口430為后續(xù)在所述襯底400內(nèi)形成第二開口提供工藝基礎(chǔ),且為后續(xù)形成第二初始隔離層提供空間位置。
具體地,形成所述第一開口430的步驟包括:通過曝光顯影工藝,在所述第一初始隔離層420上形成圖形層610(如圖11所示),所述圖形層610暴露出所述第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ交界處的部分第一初始隔離層420;以所述圖形層610為掩膜,刻蝕所述第一初始隔離層420,直至露出所述襯底400,并在所述第一初始隔離層420內(nèi)形成第一開口430。
本實施例中,刻蝕所述第一初始隔離層420的工藝為等離子體干法刻蝕工藝。
具體地,所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體為c4f8、cf4或chf3,刻蝕氣體的氣體流量為5sccm至400sccm,腔室壓強(qiáng)為2毫托至200毫托,工藝時間為60s至5000s。
本實施例中,形成所述第一開口430后,去除所述圖形層610。所述圖形層610的材料為光刻膠,可以采用濕法去膠或灰化工藝去除所述圖形層610。
參考圖13,在所述第一開口430側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層700,所述側(cè)壁保護(hù)層700與所述襯底400以及鰭部410的材料不相同。
所述側(cè)壁保護(hù)層700用于保護(hù)所述第一開口430兩側(cè)的鰭部410,避免后續(xù)刻蝕所述襯底400的工藝對所述鰭部410造成損耗。
所述側(cè)壁保護(hù)層700的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述側(cè)壁保護(hù)層700的材料可以為氮化硅。
需要說明的是,所述側(cè)壁保護(hù)層700的厚度不宜過厚,也不宜過薄。如果所述側(cè)壁保護(hù)層700的厚度過薄,后續(xù)在刻蝕所述襯底400時,難以對所述鰭部410起到保護(hù)作用,或者保護(hù)效果不明顯;如果所述側(cè)壁保護(hù)層700的厚度過厚,影響后續(xù)在所述襯底400內(nèi)形成的第二開口的尺寸,從而影響在所述第一開口430和第二開口內(nèi)形成的第二初始隔離層的質(zhì)量,進(jìn)而影響最終形成的隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果。為此,本實施例中,所述側(cè)壁保護(hù)層700的厚度為
具體地,形成所述側(cè)壁保護(hù)層700的步驟包括:形成保形覆蓋所述第一開口430底部和側(cè)壁的側(cè)壁保護(hù)膜,所述側(cè)壁保護(hù)膜還覆蓋所述第一初始隔離層420頂部和鰭部410頂部;采用無掩膜刻蝕工藝,刻蝕去除所述第一開口430底部、以及所述第一初始隔離層420頂部和鰭部410頂部的側(cè)壁保護(hù)膜,在所述第一開口430側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層700。
本實施例中,形成所述側(cè)壁保護(hù)膜的工藝為原子層沉積工藝。所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括:向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含硅的前驅(qū)體,工藝溫度為80攝氏度至300攝氏度,壓強(qiáng)為0.1托至20托,沉積次數(shù)為5次至50次。
其中,當(dāng)工藝溫度低于80攝氏度時,容易導(dǎo)致每次沉積工藝的沉積速度過慢,從而導(dǎo)致所述側(cè)壁保護(hù)膜的厚度較薄,或者需要增加工藝時間以達(dá)到目標(biāo)厚度值,從而降低所述側(cè)壁保護(hù)膜的形成效率;當(dāng)所述工藝溫度高于300攝氏度時,容易導(dǎo)致所述前驅(qū)體的熱分解,從而引入類似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象,進(jìn)而影響所述側(cè)壁保護(hù)膜的純度和臺階覆蓋性,最終降低所述側(cè)壁保護(hù)膜的形成質(zhì)量。
基于所述設(shè)定的工藝溫度,將腔室壓強(qiáng)、氣體流量和沉積次數(shù)設(shè)定在合理范圍值內(nèi),避免類似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象發(fā)生,從而保證所述側(cè)壁保護(hù)膜的高純度和良好臺階覆蓋性,進(jìn)而提高所述側(cè)壁保護(hù)膜的形成質(zhì)量。
參考圖14,形成所述側(cè)壁保護(hù)層700后,沿所述第一開口430(如圖13所示)刻蝕所述襯底400,在所述襯底400內(nèi)形成第二開口431。
所述第二開口431為后續(xù)形成第二初始隔離層提供空間位置。
需要說明的是,所述第二開口431的深度影響后續(xù)形成的第二初始隔離層的厚度,從而影響最終形成的隔離結(jié)構(gòu)的隔離效果,為此,所述第二開口431的深度不宜過深,也不宜過淺。本實施例中,所述第二開口431的深度為
本實施例中,形成所述第二開口431的刻蝕工藝為等離子體干法刻蝕工藝。具體地,所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體為ch3f。
需要說明的是,為了形成滿足目標(biāo)深度值和良好形貌的第二開口431,所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)需設(shè)定在合理范圍內(nèi)。具體地,刻蝕氣體的氣體流量為20sccm至500sccm,腔室壓強(qiáng)為2毫托至10毫托,工藝時間為10s至500s
還需要說明的是,由于所述第一開口430側(cè)壁形成有所述側(cè)壁保護(hù)層700,且所述側(cè)壁保護(hù)層700的材料與所述襯底400以及鰭部410的材料不相同,所述刻蝕工藝對所述襯底400的刻蝕速率大于對所述側(cè)壁保護(hù)層700的刻蝕速率,從而在形成所述第二開口431的過程中,所述側(cè)壁保護(hù)層700可以對所述第一開口430兩側(cè)的鰭部410起到保護(hù)作用,避免所述刻蝕工藝對所述鰭部410造成損耗。
參考圖15,形成填充滿所述第二開口431(如圖14所示)和第一開口430(如圖13所示)的第二初始隔離層440。
所述第二初始隔離層440為后續(xù)形成隔離結(jié)構(gòu)提供工藝基礎(chǔ),用于更好地對不同類型晶體管之間起到隔離作用,即用于對相鄰n型晶體管和p型晶體管之間起到隔離作用。
所述第二初始隔離層440的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述第二初始隔離層440和第一初始隔離層420的材料相同,所述第二初始隔離層440的材料為氧化硅。
具體地,形成所述第二初始隔離層440的步驟包括:形成填充滿所述第二開口431和第一開口430的第二隔離膜,所述第二隔離膜的頂部高于所述第一初始隔離層420的頂部;研磨去除高于所述第一初始隔離層420的第二隔離膜,形成第二初始隔離層440。
為了提高形成所述第二隔離膜的工藝的填孔(gap-filling)能力,采用流動性化學(xué)氣相沉積(fcvd,flowablecvd)或高縱寬比化學(xué)氣相沉積工藝(harpcvd),形成所述第二隔離膜。在一個具體實施例中,所述第二隔離膜的形成工藝包括:采用流動性化學(xué)氣相沉積工藝形成前驅(qū)第二隔離膜;對所述前驅(qū)第二隔離膜進(jìn)行退火固化處理,將前驅(qū)第二隔離膜轉(zhuǎn)化為第二隔離膜。
本實施例中,采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝,研磨去除高于所述第一初始隔離層420的第二隔離膜,直至剩余第二隔離膜頂部與所述第一初始隔離層420頂部齊平。
需要說明的是,所述鰭部410頂部形成有硬掩膜層600,所述硬掩膜層600表面用于作為平坦化工藝的停止位置;相應(yīng)的,形成所述第二初始隔離層440的步驟中,以所述硬掩膜層600表面作為研磨停止位置,去除高于所述硬掩膜層600的第二隔離膜,形成第二初始隔離層440。
參考圖16,去除部分厚度的第二初始隔離層440(如圖15所示)、側(cè)壁保護(hù)層700和第一初始隔離層420(如圖15所示),剩余所述第一初始隔離層420、第二初始隔離層440和側(cè)壁保護(hù)層700用于構(gòu)成隔離結(jié)構(gòu)450。
本實施例中,剩余所述第一初始隔離層420為第一隔離層421,剩余所述第二初始隔離層440為第二隔離層441。
所述第一隔離層421用于對相鄰n型晶體管或相鄰p型晶體管之間起到隔離作用,所述第二隔離層441用于對不同類型的晶體管之間起到隔離作用,即對相鄰n型晶體管和p型晶體管之間起到隔離作用。
所述第一隔離層421的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅,所述第二隔離層441的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述第一隔離層421的材料為氧化硅,所述第二隔離層441的材料為氧化硅。
去除部分厚度的第二初始隔離層440、側(cè)壁保護(hù)層700和第一初始隔離層420的工藝可以為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝,或干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的工藝。本實施例中,采用濕法刻蝕工藝,所述濕法刻蝕工藝所述采用的溶液為氫氟酸和磷酸溶液。
需要說明的是,所述第一隔離層421的厚度與所述鰭部410的高度之比 大于等于1/4且小于等于1/2。本實施例中,所述第一隔離層421的厚度與所述鰭部410的高度之比為1/2。
還需要說明的是,去除部分厚度的第二初始隔離層440、側(cè)壁保護(hù)層700和第一初始隔離層420的同時,去除所述鰭部410頂部的緩沖層500(如圖15所示)和硬掩膜層600(如圖15所示),還去除所述鰭部410部分表面的襯墊氧化層(圖未示)。
本發(fā)明在形成隔離結(jié)構(gòu)450的步驟中,先在所述第一初始隔離層420(如圖13所示)內(nèi)形成露出所述襯底400的第一開口430(如圖13所示),然后在所述第一開口430側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層700(如圖13所示),再沿所述第一開口430刻蝕所述襯底400。其中,所述側(cè)壁保護(hù)層700的材料與所述襯底400以及鰭部410的材料不相同,因此在刻蝕所述襯底400的過程中,所述刻蝕工藝對所述側(cè)壁保護(hù)層700的刻蝕速率較慢,所述側(cè)壁保護(hù)層700可以保護(hù)所述第一開口430兩側(cè)的鰭部410,從而可以避免刻蝕所述襯底400的工藝對所述鰭部410造成損害,進(jìn)而優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
此外,所述側(cè)壁保護(hù)層700的材料為隔離結(jié)構(gòu)材料,因此,具有較好的工藝兼容性。
參考圖17,相應(yīng)的,本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:
基底(未標(biāo)示),所述基底包括襯底800、以及凸出于所述襯底800的鰭部810,所述襯底800包括第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ;
位于所述鰭部810之間的隔離結(jié)構(gòu)820,所述隔離結(jié)構(gòu)820的頂部低于所述鰭部810的頂部,所述隔離結(jié)構(gòu)820包括位于所述第一區(qū)域ⅰ和第二區(qū)域ⅱ交界處襯底800內(nèi)的第二隔離層822,所述第二隔離層822的頂部高于所述襯底800頂部,所述隔離結(jié)構(gòu)820還包括位于高于所述襯底800的第二隔離層822側(cè)壁上的側(cè)壁保護(hù)層823,以及覆蓋所述側(cè)壁保護(hù)層823側(cè)壁和襯底800的第一隔離層821,其中,所述側(cè)壁保護(hù)層823的材料與所述襯底800以及鰭部810的材料不相同。
所述第一區(qū)域ⅰ用于形成n型晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成p型晶體管。本實施例中,所述基底用于形成sram,所述第一區(qū)域ⅰ用于形成下 拉(pd,pulldown)晶體管或傳送門(pg,passgate)晶體管,所述第二區(qū)域ⅱ用于形成上拉(pu,pullup)晶體管。
所述襯底800的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦,所述襯底800還能夠為絕緣體上的硅襯底或者絕緣體上的鍺襯底;所述鰭部810的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦。本實施例中,所述襯底800為硅襯底,所述鰭部810的材料為硅。
本實施例中,所述鰭部810的側(cè)壁與所述襯底800表面相垂直,即所述鰭部810的頂部尺寸等于底部尺寸。在其他實施例中,所述鰭部的頂部尺寸還可以小于底部尺寸。
所述第一隔離層821的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅,所述第二隔離層822的材料也可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述第一隔離層821和第二隔離層822的材料相同,所述第一隔離層821的材料為氧化硅,所述第二隔離層822的材料為氧化硅。
本實施例中,所述第一隔離層821用于對相鄰n型晶體管或相鄰p型晶體管之間起到隔離作用,所述第二隔離層822用于對不同類型晶體管之間起到隔離作用,即相鄰n型晶體管和p型晶體管之間起到隔離作用。
需要說明的是,所述第一隔離層821的厚度與所述鰭部810的高度之比大于等于1/4且小于等于1/2。本實施例中,所述第一隔離層821的厚度與所述鰭部810的高度之比為1/2。
還需要說明的是,所述第二隔離層822位于所述襯底800內(nèi)的厚度對所述第二隔離層822的隔離效果具有影響,為此,所述第二隔離層822位于所述襯底800內(nèi)的厚度不宜過大,也不宜過小。本實施例中,所述第二隔離層822位于所述襯底800內(nèi)的厚度為
所述側(cè)壁保護(hù)層823的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中,所述側(cè)壁保護(hù)層823的材料為氮化硅。
需要說明的是,所述側(cè)壁保護(hù)層823的厚度不宜過厚,也不宜過薄。如果所述側(cè)壁保護(hù)層823的厚度過薄,在形成所述第二隔離層822的工藝過程中,難以保護(hù)所述第二隔離層822兩側(cè)的鰭部810,容易導(dǎo)致所述鰭部810受 到刻蝕損耗;如果所述側(cè)壁保護(hù)層823的厚度過厚,容易導(dǎo)致所述第二隔離層822的寬度尺寸減小,從而影響所述第二隔離層822的隔離效果。為此,本實施例中,所述側(cè)壁保護(hù)層823的厚度為
由于高于所述襯底800的第二隔離層822側(cè)壁上形成有側(cè)壁保護(hù)層823,其中,所述側(cè)壁保護(hù)層823的材料與所述襯底800以及鰭部810的材料不相同;所述側(cè)壁保護(hù)層823用于在形成所述第二隔離層822的工藝過程中,對所述第二隔離層822兩側(cè)的鰭部810進(jìn)行保護(hù),從而可以避免所述鰭部810受到刻蝕損耗,進(jìn)而可以優(yōu)化半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
此外,所述側(cè)壁保護(hù)層823的材料為隔離結(jié)構(gòu)材料,因此,具有較好的工藝兼容性。
雖然本發(fā)明披露如上,但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),均可作各種更動與修改,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。