專利名稱：一種半導體結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體結構及其制造方法。
背景技術：
在半導體技術中，圍繞如何實現(xiàn)全耗盡型器件的整體構思，研發(fā)的重心轉向立體型器件結構。立體型器件結構是在絕緣體上硅(SOI)上形成半導體鰭片(用于形成溝道)， 在半導體鰭片的中間形成溝道區(qū)、在半導體鰭片的側壁形成柵極以及在半導體鰭片的兩端形成源/漏區(qū)。
當前，立體型器件結構已出現(xiàn)雙鰭結構，S卩，在SOI上形成兩個平行的半導體鰭片，并將兩個平行的半導體鰭片作為鰭形溝道形成兩個獨立的半導體器件，其中，兩個半導體鰭片的相互背離的側壁上形成有各自的柵極，而兩個半導體鰭片相互對應的側壁則被暴露出來。
如果希望對 兩個半導體鰭片所暴露的側壁進行工藝處理，則需要首先使用例如光刻膠等材料將所述兩個半導體鰭片相互背離的側壁覆蓋起來進行保護，但是，由于半導體鰭片的厚度通常都非常薄，精確地覆蓋兩個半導體鰭片相互背離的側壁，從工藝上來說，存在一定的難度。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導體結構及其制作方法，在兩個半導體鰭片相互背離的側壁上形成氧化膜，而僅僅暴露兩個半導體鰭片相互對應的側壁，使得在后續(xù)工藝中，便于對該相互對應的側壁進行常規(guī)操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導體結構的制作方法，該方法包括
a)提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成絕緣層、以及在該絕緣層上形成半導體基底；
b)在所述半導體基底上形成犧牲層、以及環(huán)繞所述犧牲層的側墻，并以該所述側墻為掩膜刻蝕所述半導體基底，形成半導體基體；
c)在所述半導體基體的側壁上形成絕緣膜；
d)去除所述犧牲層、以及位于所述犧牲層下方的所述半導體基體，形成第一半導體鰭片和第二半導體鰭片。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種半導體結構，該半導體結構包括襯底、位于該襯底之上的絕緣層、以及位于該絕緣層之上的半導體鰭片，其中
所述半導體鰭片包括相互平行的第一半導體鰭片和第二半導體鰭片；以及
在所述第一半導體鰭片和第二半導體鰭片相互背離的側壁上存在絕緣膜。
其中上述的“平行”為在半導體制造領域所能達到的誤差范圍內(nèi)的基本平行。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點形成了具有雙鰭的半導體結構，且在兩個半導體鰭片相互背離的側壁上存在絕緣膜，而僅僅暴露兩個半導體鰭片相互對應的側壁，使得在后續(xù)工藝中，便于對該相互對應的側壁進行常規(guī)操作。此外，與傳統(tǒng)工藝中利用光刻膠覆蓋兩個鰭片相互背離的側壁的方法相比，本發(fā)明所提供的方法工藝簡單，易于操作。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的半導體結構制造方法的流程圖；以及
圖2至圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例按照圖1所示流程制造半導體結構的各個階段的剖面示意圖。
附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細描述。
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。 此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸 的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸，本文內(nèi)所述的各種結構之間的相互關系包含由于工藝或制程的需要所作的必要的延展，例如，術語“垂直”意指兩平面之間的夾角與90°之差在工藝或制程允許的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導體結構的制作方法，如圖1所示。下面， 將結合圖2至圖8對圖1中半導體結構的制作方法進行具體地描述，其中，圖2至圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例按照圖1所示的半導體結構制作方法的各個階段的剖面示意圖。
首先，在步驟SlOl中，提供半導體襯底100，在所述半導體襯底100上形成絕緣層 101、以及在該絕緣層101上形成半導體基底102。
具體地，如圖2所示，提供半導體襯底100，在半導體襯底100上依次沉積絕緣材料以及半導體材料，以形成絕緣層101、半導體基底102。其中，在本實施例中，所述半導體襯底100為單晶硅。在其他實施例中，所述半導體襯底100還可以包括其他基本半導體，例如鍺?；蛘?，所述基底層101還可以包括化合物半導體,例如,碳化娃、砷化鎵、砷化銦或者磷化銦。典型地，所述半導體襯底100的厚度可以約為但不限于幾百微米，例如從 O. 5mm-1. 5mm的厚度范圍。
所述絕緣層101的材料為二氧化硅、氮化硅或者其他任何適當?shù)慕^緣材料，典型地，所述絕緣層101的厚度范圍為200nm-300nm。
所述半導體基底102的材料為所述半導體襯底100所包括的半導體中的任何一種。在本實施例中，所述半導體基底102為單晶硅。在其他實施例中，所述半導體基底102 還可以包括其他基本半導體或者化合物半導體。其中，所述半導體基底102的厚度范圍為 20nm-100nm，優(yōu)選地，所述半導體基底102的厚度與后續(xù)將要形成的半導體鰭片的高度一致。
接著，執(zhí)行步驟S102，在所述半導體基底102上形成犧牲層200、以及環(huán)繞所述犧牲層200的側墻201，并以該所述側墻201為掩膜刻蝕所述半導體基底102，形成半導體基體 103。
具體地，如圖3所示，首先，在所述半導體基底102上形成犧牲層200，所述半導體基底102被該犧牲層200所覆蓋的區(qū)域將用于形成半導體鰭片。其中，所述犧牲層200的材料包括氧化娃、氮化娃以及其他適合的材料，其厚度范圍為30nm-80nm。形成所述犧牲層的方法為本領域技術人員所公知的常識，在此不再贅述。
接著，如圖4所示，形成環(huán)繞所述犧牲層200的側墻201，所述側墻201材料可為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅中的一種或者其任意組合，側墻201可以具有多層結構， 其可以通過包括沉積-刻蝕工藝形成,其厚度范圍為IOnm-1OOnmJn 10nm、20nm或35nm,其中，所述側墻201的厚度即為后續(xù)將要生成的半導體鰭片的厚度。
然后，如圖5所示，以所述側墻201為掩膜，刻蝕所述半導體基底102，在所述側墻 201以及犧牲層下方，形成半導體基體102，其中，刻蝕所述半導體基底102可以采用例如干法刻蝕和/或濕法刻蝕等適合的工藝。
在步驟S103中，在所述半導體基體103的側壁上形成絕緣膜300。所述絕緣膜300 可以是氧化膜、氮化膜、氮氧化膜或其它可以實現(xiàn)絕緣作用的薄膜。在本發(fā)明的實施例中， 所述絕緣膜300優(yōu)選為氧化膜。
具體地，如圖6所示，在形成半導體基體103后，通過熱氧化的方式，在位于所述側墻201下方的半導體基體103的側壁上形成氧化膜300，該氧化膜300的厚度范圍為 5nm-20nm。此外，形成氧化膜300的方法不局限于熱氧化法，還可采用等離子氧化或者高溫的高氯酸溶液的氧化法等。在本實施例中，所述半導體基體103的材料為單晶硅，則所述氧化膜300為二氧化硅。
最后，執(zhí)行步驟S104，去除所述犧牲層200、以及位于所述犧牲層200下方的所述半導體基體103，形成第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220。
如圖7所示，首先，選擇性刻蝕所述犧牲層200，暴露所述半導體基體103，然后，以所述側墻201為掩膜、以及以所述絕緣層101為刻蝕停止層，對所述半導體基體103的暴露區(qū)域進行刻蝕，直至暴露所述絕緣層101。其中，刻蝕可以采用例如干法刻蝕和/或濕法刻蝕等適合的工藝，在此不再贅述?？涛g結束后，在所述側墻201下方形成半導體鰭片，該半導體鰭片包括相互平行的第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220，每個鰭片均具有兩個側壁，即，所述第一半導體鰭片210的側壁210-1和側壁210-2，以及所述第二半導體鰭片 220的側壁220-1和側壁220-2，其中，所述第一半導體鰭片的側壁210-1與所述第二半導體鰭片的側壁220-1位于分別位于第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的內(nèi)側，相互對應，而所述第一半導體鰭片的側壁210-2與所述第二半導體鰭片的側壁220-2位于分別位于第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的外側，相互背離。所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的厚度范圍為10nm-100nm，其高度的范圍為20nm_100nm，以第一半導體鰭片210為例，所述厚度指第一半導體鰭片210的側壁210-1和側壁210-2之間的距離，所述高度指第一半導體鰭片210上表面與絕緣層之間的距離。形成所述半導體鰭片后，選擇性去除所述側墻201，如圖8所示。
在上述步驟完成后，形成了具有雙鰭的半導體結構，且在兩個半導體鰭片相互背離的側壁上存在氧化膜，而僅僅暴露兩個半導體鰭片相互對應的側壁，使得在后續(xù)工藝中， 便于對該相互對應的側壁進行常規(guī)操作。此外，與傳統(tǒng)工藝中利用例如光刻膠覆蓋兩個半導體鰭片相互背離的側壁的方法相比，本發(fā)明所提供的方法工藝簡單，易于操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種半導體結構，如圖8所示，該半導體結構包括襯底100、位于該襯底100之上的絕緣層101、以及位于該絕緣層101之上的半導體鰭片，其中，所述半導體鰭片包括相互平行的第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220，在所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220相互背離的側壁上存在絕緣膜300。
具體地，在本實施例中，所述半導體襯底100為單晶硅。在其他實施例中，所述半導體襯底100還可以包括其他基本半導體，例如鍺?；蛘?，所述基底層101還可以包括化合物半導體，例如，碳化硅、砷化鎵、砷化銦或者磷化銦。典型地，所述半導體襯底100的厚度可以約為但不限于幾百微米，例如從O. 5mm-1. 5mm的厚度范圍。
所述絕緣層101為二氧化硅、氮化硅或者其他任何適當?shù)慕^緣材料，典型地，所述絕緣層101的厚度范圍為200nm-300nm。
所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的材料為所述半導體襯底100所包括的半導體中的任何一種。在本實施例中，所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片 220為單晶硅。在其他實施例中，所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220還可以包括其他基本半 導體或者化合物半導體。其中，每個鰭片均具有兩個側壁，即，所述第一半導體鰭片210的側壁210-1和側壁210-2，以及所述第二半導體鰭片220的側壁220-1和側壁220-2，其中，所述第一半導體鰭片的側壁210-1與所述第二半導體鰭片的側壁220-1 位于分別位于第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的內(nèi)側，相互對應，而所述第一半導體鰭片的側壁210-2與所述第二半導體鰭片的側壁220-2位于分別位于第一半導體鰭片 210和第二半導體鰭片220的外側，相互背離。所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的厚度范圍為IOnm-1OOnm,其高度的范圍為20nm_100nm，以第一半導體鰭片210為例，所述厚度指第一半導體鰭片210的側壁210-1和側壁210-2之間的距離，所述高度指第一半導體鰭片210上表面與絕緣層之間的距離。在所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220相互背離的側壁210-2和側壁220-2上存在絕緣膜300，其厚度范圍為5nm_20nm。 所述絕緣膜300可以是氧化膜、氮化膜、氮氧化膜或其它能夠實現(xiàn)絕緣的薄膜,優(yōu)選為氧化膜。在本實施例中，所述第一半導體鰭片210和第二半導體鰭片220的材料為單晶硅，所述氧化膜300為二氧化硅。
本發(fā)明所提供的半導體結構為雙鰭結構，在兩個半導體鰭片相互背離的側壁上存在氧化膜，而兩個半導體鰭片之間相對應的側壁完全被暴露出來，從而便于在后續(xù)的工藝中，對所述兩個半導體鰭片之間相對應的側壁進行常規(guī)操作。
雖然關于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應當理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。
此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的 特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種半導體結構的制作方法，該方法包括a)提供半導體襯底(100)，在所述半導體襯底(100)上形成絕緣層(101)、以及在該絕緣層(101)上形成半導體基底(102)；b)在所述半導體基底(102)上形成犧牲層(200)、以及環(huán)繞所述犧牲層(200)的側墻 (201)，并以該所述側墻(201)為掩膜刻蝕所述半導體基底(102)，形成半導體基體(103)；c)在所述半導體基體(103)的側壁上形成絕緣膜(300)；d)去除所述犧牲層(200)、以及位于所述犧牲層(200)下方的所述半導體基體(103)， 形成第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)。
2.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其中，所述絕緣膜(300)的厚度為5nm-20nm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制作方法，其中，所述絕緣膜(300)為氧化膜。
4.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其中，在所述步驟d)之后還包括e)去除所述側墻(201)。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的制作方法，其中，所述步驟c)包括對所述半導體基體(103)進行熱氧化操作。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的制作方法，其中，所述步驟d)包括以所述側墻(201)為掩膜刻蝕所述犧牲層(200);以及以所述側墻(201)為掩膜、以所述絕緣層(101)為刻蝕停止層刻蝕所述半導體基體 (103)，在所述側墻(201)下方形成所述第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)。
7.一種半導體結構，該半導體結構包括襯底(100)、位于該襯底(100)之上的絕緣層 (101)、以及位于該絕緣層(101)之上的半導體鰭片，其中所述半導體鰭片包括相互平行的第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)，其特征在于在所述第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)相互背離的側壁上存在絕緣膜 (300)。
8.根據(jù)權利要求7所述的半導體結構，其中，所述氧化膜的厚度為5nm-20nm。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的半導體結構，其中所述第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)的厚度為IOnm-1OOnm ;以及所述第一半導體鰭片(210)和第二半導體鰭片(220)的高度為20nm-100nm。
10.根據(jù)權利要求7至之一所述的半導體結構，其中，所述絕緣膜(300)為氧化膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導體結構的制作方法，該方法的步驟包括提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成絕緣層、以及在該絕緣層上形成半導體基底；在所述半導體基底上形成犧牲層、以及環(huán)繞所述犧牲層的側墻，并以該所述側墻為掩膜刻蝕所述半導體基底，形成半導體基體；在所述半導體基體的側壁上形成絕緣膜；去除所述犧牲層、以及位于所述犧牲層下方的所述半導體基體，形成第一半導體鰭片和第二半導體鰭片。相應地，本發(fā)明還提供了一種半導體結構。本發(fā)明通過在兩個半導體鰭片相互背離的側壁上存在絕緣膜，而僅僅暴露兩個半導體鰭片相互對應的側壁，使得后續(xù)工藝中對該相互對應的側壁進行常規(guī)操作變得易于操作。
文檔編號H01L29/78GK103021850SQ201110280628
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者尹海洲, 朱慧瓏, 駱志炯 申請人:中國科學院微電子研究所, 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司