半導體結構的形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種半導體結構的形成方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體制造技術的飛速發(fā)展，半導體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導體器件目前正被廣泛應用，因此隨著半導體器件的元件密度和集成度的提高，平面晶體管的柵極尺寸也越來越短，傳統的平面晶體管對溝道電流的控制能力變弱，產生短溝道效應，產生漏電流，最終影響半導體器件的電學性倉泛。
[0003]為了克服晶體管的短溝道效應，抑制漏電流，現有技術提出了鰭式場效應晶體管(Fin FET)。鰭式場效應晶體管是一種常見的多柵器件。
[0004]如圖1所示，是一種鰭式場效應晶體管的結構示意圖，包括:半導體襯底100 ;位于半導體襯底100表面的鰭部101 ;位于半導體襯底100表面的介質層102，所述介質層102覆蓋部分所述鰭部101的側壁，且介質層102表面低于鰭部101頂部；位于介質層102表面、以及鰭部101的頂部和側壁表面的柵極結構103 ;位于所述柵極結構103兩側的鰭部101內的源區(qū)104a和漏區(qū)104b。
[0005]然而，現有的鰭式場效應晶體管中，鰭部的形貌不良，結構尺寸的精確度和均一性較差，導致鰭式場效應晶體管的性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導體結構的形成方法，所形成的鰭部形貌良好、結構尺寸的精確度和均一性提高，以所述鰭部形成的鰭式場效應晶體管的性能改善。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體結構的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底表面具有介質層；在所述介質層表面形成掩膜層，所述掩膜層內具有若干暴露出介質層表面的第一開口 ；以所述掩膜層為掩膜，采用氣體團簇離子束轟擊工藝刻蝕所述介質層直至暴露出襯底表面為止，在所述介質層內形成第二開口，所形成的第二開口側壁垂直于襯底表面；在所述第二開口內形成鰭部；去除掩膜層和部分介質層，暴露出部分鰭部的側壁表面，使所述介質層的表面低于鰭部的頂部。
[0008]可選的，氣體團簇離子束轟擊工藝包括:氣體包括刻蝕氣體和載氣,刻蝕氣體包括鹵族元素與碳元素、氫元素和氮元素中的一種或多種組成的化合物氣體，載氣包括惰性氣體和氮氣中的一種或多種，刻蝕氣體的氣壓大于或等于一個大氣壓，所述氣體經過電離形成氣體團簇的離子束，離子束加速電場強度小于或等于100kv，離子束能量小于或等于10keV,離子束劑量小于或等于lE17cluster/cm2,所述離子束轟擊的方向垂直于所述襯底表面。
[0009]可選的，所述刻蝕氣體包括:CH3F、CH3Cl、CH3Br、CHF3,CHClF2, CHBrF2, CH2F2,CH2ClF, CH2BrF, CHCl2F, CHBrCl2, CHBr3 中的一中或多種。
[0010]可選的，所述氣體還包括:02、C0、C02、N0、N02、N20、NH3中的一種或兩種。
[0011]可選的，所述鰭部的形成工藝包括:采用選擇性外延沉積工藝在所述第二開口內形成鰭部材料層。
[0012]可選的，所述選擇性外延沉積工藝的溫度為800°C?1250°C。
[0013]可選的，所述選擇性外延沉積工藝還在所述掩膜層表面形成鰭部材料層，所述鰭部材料層填充滿第二開口，所述鰭部的形成工藝還包括:在所述選擇性外延沉積工藝之后，平坦化所述鰭部材料層，直至暴露出所述掩膜層表面為止。
[0014]可選的，還包括:在所述平坦化工藝之后，去除所述掩膜層；在去除所述掩膜層之后，平坦化所述鰭部材料層，直至所述鰭部材料層的頂部與介質層表面齊平，形成鰭部。
[0015]可選的，所述平坦化工藝為化學機械拋光工藝。
[0016]可選的，所述鰭部材料層的材料為硅、鍺、硅鍺或碳化硅。
[0017]可選的，所述鰭部材料層的材料為硅時，所述選擇性外延沉積工藝包括:溫度為500°C?1250°C，氣壓為I托?100托，氣體包括硅源氣體、HCl和H2，所述硅源氣體的流量為I標準暈升/分鐘?1000標準暈升/分鐘，所述HCl的流量為I標準暈升/分鐘?1000標準_升/分鐘，H2的流量為0.1標準升/分鐘?50標準升/分鐘。
[0018]可選的，所述硅源氣體為SiH4或SiH2Cl2。
[0019]可選的，所述掩膜層的形成工藝包括:在介質層表面形成掩膜材料層；在所述掩膜材料層表面形成圖形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層暴露出需要形成鰭部的對應位置的掩膜材料層表面；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，刻蝕所述掩膜材料層，直至暴露出介質層表面為止，形成掩膜層；在刻蝕所述掩膜材料層之后，去除所述圖形化的光刻膠層。
[0020]可選的，所述掩膜材料層的材料為氮化硅、氮氧化硅或無定形碳。
[0021]可選的，還包括:在形成所述圖形化的光刻膠層之前，在所述掩膜材料層表面形成屏蔽氧化層；所述圖形化的光刻膠層暴露出所述屏蔽氧化層表面；在形成鰭部之后，去除掩膜層之前，去除所述屏蔽氧化層。
[0022]可選的，所述屏蔽氧化層的材料為氧化硅；去除所述屏蔽氧化層的工藝為濕法刻蝕工藝。
[0023]可選的，去除所述掩膜層的工藝為濕法刻蝕工藝。
[0024]可選的，還包括:在去除掩膜層和部分介質層之后，在介質層表面、以及鰭部的側壁和頂部表面形成橫跨于所述鰭部的柵極結構；在所述柵極結構兩側的鰭部內形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0025]可選的，所述柵極結構包括:位于介質層表面、以及鰭部的側壁和底部表面的柵介質層，位于柵介質層表面的柵極層，以及位于柵極層和柵介質層側壁表面的側墻。
[0026]與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0027]本發(fā)明的形成方法中，所述襯底表面具有介質層，以所述介質層掩膜層為掩膜，采用氣體團簇離子束轟擊(GCIB, Gas Cluster 1n Beam)工藝刻蝕所述介質層,直至暴露出襯底表面為止，在所述介質層內形成第二開口。所述氣體團簇離子束轟擊工藝能夠形成側壁垂直于襯底表面的第二開口，而且所形成的第二開口側壁形貌良好。由于所述第二開口用于形成鰭部，因此所形成的鰭部側壁能夠相對于襯底表面垂直，且所形成的鰭部側壁表面形貌良好，有利于提高鰭部的器件密度。而且，由于所述介質層與襯底之間具有刻蝕選擇性，所述氣體團簇離子束轟擊工藝能夠停止于所述襯底表面，所述第二開口的深度即所述介質層的厚度，所形成的第二開口深度均一，而所述鰭部的高度由所述第二開口的深度決定，能夠使所形成的鰭部高度精確均一。由于所形成的鰭部形貌良好，結構尺寸精確均一，且鰭部的器件密度提高，以所述鰭部形成的鰭式場效應晶體管的性能改善。
[0028]進一步，在氣體團簇離子束轟擊工藝中，以刻蝕氣體電離形成離子束，對離子束施加小于或等于10kv的加速電場，并且使離子束具有小于或等于10keV的能量，使所述離子束垂直向襯底表面方向轟擊。由于所述離子束具有較高的轟擊速度以及能量，能夠使刻蝕形成的第二開口側壁相對于襯底表面方向垂直，且所形成的第二開口側壁形貌良好，從而使形成于第二開口內的鰭部形貌良好、結構尺寸精確均一。
[0029]進一步，所述鰭部的形成工藝包括選擇性外延沉積工藝，所述選擇性外延沉積工藝能夠自第二開口底部暴露出的襯底表面開始，向第二開口頂部生長鰭部材料層，因此所形成的鰭部高度能夠由所述選擇性外延沉積工藝精確控制，所形成的鰭部高度精確均一。
[0030]進一步，所述選擇性外延沉積工藝還在所述掩膜層表面形成鰭部材料層，在所述選擇性外延沉積工藝之后，平坦化所述鰭部材料層，直至暴露出第二介質層表面為止，所形成的鰭部高度由所述第二介質層的厚度決定，能夠使所形成的鰭部高度精確均一。
[0031]進一步，所述選擇性外延沉積工藝的溫度為800°C?1250°C，所述選擇性外延沉積工藝的溫度較高，所形成的鰭部致密均勻，所形成的鰭部質量良好，以所述鰭部形成的鰭式場效應晶體管的形成改善。
【附圖說明】
[0032]圖1是一種鰭式場效應晶體管的結構示意圖；
[0033]圖2至圖10是本發(fā)明實施例的半導體結構的形成過程的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]如【背景技術】所述，現有的鰭式場效應晶體管中，鰭部的形貌不良，精確度和均一性較差，導致鰭式場效應晶體管的性能不穩(wěn)定。
[0035]經過研究發(fā)現，一種形成如圖1所示鰭部101的方法實施例包括:提供半導體基底；在半導體基底表面形成掩膜層，所述掩膜層定義了需要形成鰭部101的對應位置；以所述掩膜層為掩膜層，采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕所述半導體基底，在所述半導體基底內形成若干溝槽，相鄰溝槽之間的半導體襯底形成鰭部101。
[0036]隨著半導體器件的尺寸不斷縮小、器件密度不斷提高，所述鰭部101的寬度尺寸不斷縮小，相鄰鰭部101之間的距離不斷縮小，同時，為了使柵極結構103底部的鰭部101內所形成的溝道區(qū)具有足夠寬度，所述鰭部101的高度不能相應減小，因此相鄰鰭部101