[发明专利]用于鳍式场效应晶体管的浅沟槽隔离结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于鳍式场效应晶体管的浅沟槽隔离结构的形成方法

背景技术

在半导体技术领域，随着集成电路的特征尺寸不断减小，以及对集成电路更高信号传递速度的要求，晶体管需要在尺寸逐渐减小的同时具有更高的驱动电流。因此，现有技术中，提出了鳍式场效应晶体管（FinFET），鳍式场效应晶体管包括位于衬底上的鳍部、横跨鳍部的栅极，在栅极两侧的鳍部中进行离子掺杂形成的源极和漏极。

在制造鳍式场效应晶体管工艺中，隔离结构将相邻两个形成有鳍式场效应晶体管的有源区隔离。在现有技术中，隔离结构的形成方法包括：首先在衬底中形成沟槽；接着，在衬底上沉积介电材料，介电材料填充满沟槽；回刻蚀介电材料，去除沟槽中部分厚度的介电材料，这样在衬底中形成隔离结构。其中，在相邻两个隔离结构之间，高出沟槽中剩余介电材料上表面的衬底作为鳍式场效应晶体管的鳍部。

但是，当某些半导体器件需要在相邻两个隔离结构之间形成多个间隔排列的鳍部时，参照图1，相邻两个鳍部10之间的开口11深度H₁小于隔离结构的沟槽12的深度H₂，而且沟槽12的宽度也大于开口11的宽度以实现沟槽12的较大深宽比。因此，现有技术中，形成鳍部10、沟槽12需要两次图形化：对衬底进行第一次图形化形成鳍部10，相邻两个鳍部10之间为开口11；接着，对衬底进行第二次图形化形成沟槽12。

所述第二次图形化包括：形成光刻胶层，所述光刻胶层填充满开口11；接着对光刻胶层进行图形化，定义沟槽12的位置；紧接着，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀衬底形成沟槽12；最后去除光刻胶层。在该过程中，鳍部10的侧壁在去除光刻胶层过程可能会遭到损伤，而造成鳍部10的侧壁形貌不佳。

发明内容

本发明解决的问题是，在进行第二次图形化形成沟槽过程中，鳍部的侧壁在去除光刻胶层过程可能会遭到损伤，而造成鳍部的侧壁形貌不佳。

为解决上述问题，本发明提供一种用于鳍式场效应晶体管的浅沟槽隔离结构的形成方法，所述浅沟槽隔离结构的形成方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成具有多个第一开口的第一硬掩模层，所述第一开口的底部暴露衬底，所述第一开口定义鳍部的位置；

在所述第一硬掩模层上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖第一硬掩模层、填充满第一开口；

在所述第一硬掩模层和牺牲层中形成第二开口，所述第二开口的底部暴露衬底，所述第二开口定义沟槽的位置；

以第一硬掩模层为掩膜刻蚀所述牺牲层和衬底，在所述衬底中形成对应第一开口位置的第三开口、形成对应第二开口位置的沟槽，相邻两个第三开口之间的衬底作为鳍部；

在所述沟槽中形成介电材料。

可选地，所述牺牲层为多晶硅层。

可选地，形成所述多晶硅层的方法为化学气相沉积。

可选地，在化学气相沉积形成多晶硅层后，还包括：对所述多晶硅层的表面进行平坦化处理。

可选地，在所述刻蚀牺牲层和衬底时，所述牺牲层的刻蚀速率等于衬底的刻蚀速率。

可选地，所述介电材料的上表面与第三开口的底部表面持平。

可选地，在所述衬底上形成具有多个第一开口的第一硬掩模层的方法包括：

在所述衬底上形成第一掩模层；

在所述第一硬掩模层上形成无定形碳层；

在所述无定形碳层上形成抗反射层；

在所述抗反射层上形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层定义第一开口的位置，以所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀无定形碳层、抗反射层、第一硬掩模层，至衬底表面暴露；

去除图形化的光刻胶层、剩余抗反射层和无定形碳层。

可选地，在所述第一硬掩模层和牺牲层中形成第二开口的方法包括：

在所述牺牲层上形成第二硬掩模层；

对所述第二硬掩模层进行图形化，定义第二开口的位置；

以图形化的所述第二硬掩模层为掩模刻蚀所述牺牲层和第一硬掩模层，形成第二开口；

去除图形化的所述第二硬掩模层。

可选地，对所述第二硬掩模层进行图形化的方法包括：

在所述第二硬掩模层上形成无定形碳层；

在所述无定形碳层上形成抗反射层；

在所述抗反射层上形成图形化的光刻胶层，图形化的光刻胶层定义第二开口的位置，以图形化的光刻胶层为掩模刻蚀第二硬掩模层至暴露牺牲层；

去除图形化的光刻胶层、剩余的无定形碳层和抗反射层。