[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本申请公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，所述方法包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底上的鳍片；在所述鳍片上的硬掩模层；以及在所述衬底上用于隔离所述鳍片的第一隔离材料层，所述第一隔离材料层的上表面与所述硬掩模层的上表面基本齐平；对所述第一隔离材料层进行回刻，从而形成上表面高于所述硬掩模层的底表面的第二隔离材料层；在对所述第一隔离材料层进行回刻之后，执行氧化工艺或退火工艺；在执行氧化工艺或退火工艺之后，去除所述硬掩模层；对所述第二隔离材料层进行回刻，从而形成上表面低于所述鳍片的上表面的隔离区。本申请可以实现鳍片顶部的边角的圆形化。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

随着金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)关键尺寸的缩小，短沟道效应(Short Channel Effect，SCE)越来越严重。鳍式场效应晶体管(Fin Field Effect Transistor，FinFET)具有良好的栅控能力，能够有效地抑制SCE。

本申请的发明人发现：鳍片顶部的边角的圆形化(corner rounding)对FinFET的性能很重要。如果边角的圆形化处理比较差，则会带来诸如FinFET的IV曲线出现驼峰(dump)、反短沟道效应(Reverse Short Channel Effect，RSCE)、栅漏电流大和可靠性差等问题。

现有的FinFET的制造工艺还不能实现鳍片顶部的边角的圆形化，因此，有必要提出一种实现鳍片顶部的边角的圆形化的方案。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种半导体装置的制造方法，能够实现鳍片顶部的边角的圆形化。

根据本申请的一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底上的鳍片；在所述鳍片上的硬掩模层；以及在所述衬底上用于隔离所述鳍片的第一隔离材料层，所述第一隔离材料层的上表面与所述硬掩模层的上表面基本齐平；对所述第一隔离材料层进行回刻，从而形成上表面高于所述硬掩模层的底表面的第二隔离材料层；在对所述第一隔离材料层进行回刻之后，执行氧化工艺或退火工艺；在执行氧化工艺或退火工艺之后，去除所述硬掩模层；对所述第二隔离材料层进行回刻，从而形成上表面低于所述鳍片的上表面的隔离区。

在一个实施例中，所述第二隔离材料层的上表面与所述硬掩模层的底表面之间的距离为3-15nm。

在一个实施例中，所述氧化工艺包括干法氧化工艺、湿法氧化工艺或现场水汽生成工艺。

在一个实施例中，所述退火工艺的工艺条件包括：退火气氛包括氢气或氦气；退火温度为600-800℃；退火压强为1torr-1atm；退火时间为10mins-240mins。

在一个实施例中，所述鳍片包括用于第一器件的第一鳍片和用于第二器件的第二鳍片。

在一个实施例中，所述方法还包括：形成第一栅极结构和第二栅极结构；其中，所述第一栅极结构包括在所述第一鳍片暴露的表面上的栅极电介质层、在所述栅极电介质层上的第一高K电介质层和在所述第一高K电介质层上的第一栅极；所述第二栅极结构包括在所述第二鳍片暴露的表面上的界面层、在所述界面层上的第二高K电介质层和在所述第二高K电介质层上的第二栅极。