[发明专利]鳍式场效应晶体管结构的形成方法

说明书

本发明公开了一种鳍式场效应晶体管结构的形成方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次淀积介质层和硬掩模层；步骤S02：在硬掩模层上淀积二氧化硅层；步骤S03：图形化二氧化硅层，形成第一鳍部；步骤S04：以氢气为还原剂，将第一鳍部的二氧化硅材料还原为单质硅，以形成第二鳍部；步骤S05：去除第二鳍部下方以外区域的硬掩模层和介质层材料；步骤S06：在第二鳍部的顶部和侧壁形成横跨第二鳍部的栅极结构。本发明避免了直接对硅材料进行刻蚀，降低了刻蚀工艺难度，可以精确控制鳍部的宽度和高度，并可与常规硅基超大规模集成电路制造技术兼容，具有简单，方便，周期短的特点，降低了工艺成本。

技术领域

本发明涉及集成电路工艺制造技术领域，更具体地，涉及一种鳍式场效应晶体管结构的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，传统的平面器件已难以满足人们对高性能器件的需求。

鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor，FinFET)是一种立体型器件，包括在衬底上垂直形成的鳍以及与鳍相交的堆叠栅。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电口，同时也可以大幅缩短晶体管的闸长。

请参阅图1，图1是现有的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，鳍式场效应晶体管结构包括：位于底层的半导体衬底10，在所述半导体衬底10上形成有凸起的鳍部14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀得到的；介质层11覆盖在所述半导体10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12横跨在所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。更多关于鳍式场效应晶体管的介绍请参考公开号为“US7868380B2”的美国专利。

现有鳍式场效应晶体管鳍部的形成方法，是先在半导体衬底上淀积硬掩模层，然后采用自对准的双重图形化(self-aligned double patterning，SADP)方法，依次刻蚀硬掩模层和半导体衬底，最后形成鳍部。然而，采用这种方法形成的鳍部，对其高度和宽度不好控制；并且，所形成的鳍部的边缘和侧壁的形貌均匀性差。这会使得鳍式场效应晶体管的阈值电压发生偏移，影响鳍式场效应晶体管的稳定性。

所以，急需找到一种新的鳍式场效应晶体管的形成方法，以消除现有技术存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新的鳍式场效应晶体管结构的形成方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种鳍式场效应晶体管结构的形成方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次淀积介质层和硬掩模层；

步骤S02：在硬掩模层上淀积二氧化硅层；

步骤S03：图形化二氧化硅层，形成第一鳍部；

步骤S04：以氢气为还原剂，将第一鳍部的二氧化硅材料还原为单质硅，形成第二鳍部；

步骤S05：去除第二鳍部下方以外区域的硬掩模层和介质层材料；

步骤S06：在第二鳍部的顶部和侧壁形成横跨第二鳍部的栅极结构。

优选地，步骤S03中，形成第一鳍部的方法包括：

在二氧化硅层表面涂布光刻胶，并通过光刻、显影图形化光刻胶；

以图形化的光刻胶为掩模，刻蚀二氧化硅层；

去除剩余的光刻胶，形成材料为二氧化硅的第一鳍部。

优选地，根据设计所需的第二鳍部的高度和宽度尺寸，并根据二氧化硅与硅之间的还原体积比关系，确定所需的第一鳍部对应的高度和宽度尺寸。