鰭式場效應晶體管的制作方法與流程

本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種鰭式場效應晶體管的制作方法。

背景技術：
自半導體集成電路發展以來，其性能一直穩步提高。性能的提高主要是通過不斷縮小集成電路中半導體元件的尺寸來實現的。其中，CMOS晶體管是一種至關重要的半導體元件。隨著半導體技術的發展，CMOS晶體管的特征尺寸已經縮小到45納米節點。但在45納米節點以下，傳統的平面CMOS技術很難進一步發展，新的技術必須適時產生。在所提出的各種技術中，多柵晶體管技術被認為是最有希望在亞45納米節點后能得到應用的技術。與傳統單柵晶體管相比，多柵晶體管具有更強的短溝道抑制能力、更好的亞閾特性、更高的驅動能力以及能帶來更大的電路密度。目前，鰭式場效應晶體管(FinFET)因其自對準結構可由常規的平面CMOS工藝來實現，從而成為最有希望得到廣泛應用的多柵晶體管。鰭式場效應晶體管的柵極既可由多晶硅也可由金屬等柵極材料形成，其在結構上可分為雙柵鰭式場效應晶體管和三柵鰭式場效應晶體管。于2007年7月31日公開、公開號為US7250645B1的美國專利公開了一種鰭式場效應晶體管的制作方法，其包括：如圖1所示，提供絕緣體上硅襯底100，其由下至上依次包括硅基板115、埋入氧化層110及頂層硅105。結合圖1及圖2所示，在絕緣體上硅襯底100上形成矩形光刻膠層(未圖示)，該矩形光刻膠層將部分絕緣體上硅襯底100覆蓋住，以該矩形光刻膠層為掩模對頂層硅105進行刻蝕直至露出埋入氧化層110，形成鰭的初始結構205，然后去除所述矩形光刻膠層。如圖3所示，在埋入氧化層110及鰭的初始結構205上形成介電層，對所述介電層進行平坦化處理直至露出鰭的初始結構205，平坦化處理之后介電層305的上表面與鰭的初始結構205的上表面齊平。結合圖3及圖4所示，在鰭的初始結構205及介電層305上形成光刻膠層，對該光刻膠層進行曝光、顯影，以在鰭的初始結構205上形成矩形光刻膠層400，矩形光刻膠層400將部分鰭的初始結構205覆蓋住。以矩形光刻膠層400為掩模對位于矩形光刻膠層400兩側的鰭的初始結構205進行刻蝕，矩形光刻膠層400兩側的鰭的初始結構205的被刻蝕深度為d1，形成倒T型鰭405。如圖5所示，去除圖4所示的矩形光刻膠層400及介電層305，由圖中可知，倒T型鰭405由上部及下部兩部分構成，其中，所述下部呈“一”字型，所述上部呈“|”型。這種具有倒T型鰭的鰭式場效應晶體管具有更佳的電流驅動(currentdrivability)及短溝道控制(shortchannelcontrol)能力。繼續參照圖4所示，在以矩形光刻膠層400為掩模對鰭的初始結構205進行刻蝕以形成倒T型鰭405時，需使矩形光刻膠層400位于鰭的初始結構205的正中央位置，以使刻蝕之后倒T型鰭405上部位于倒T型鰭405下部的正中央位置，即使得寬度w1等于寬度w2。但是，在實際制作工藝中很難實現矩形光刻膠層400位于鰭的初始結構205的正中央位置，致使倒T型鰭405上部并非位于倒T型鰭405下部的正中央位置，影響了鰭式場效應晶體管的性能。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種鰭式場效應晶體管的制作方法，以使倒T型鰭上部位于倒T型鰭下部的正中央位置，從而提高鰭式場效應晶體管的性能。為達到上述目的，本發明提供了一種鰭式場效應晶體管的制作方法，其包括：提供絕緣體上硅襯底，其包括硅基板、位于所述硅基板上方的埋入氧化層及位于所述埋入氧化層上方的頂層硅；在所述絕緣體上硅襯底上形成硬掩模層圖形；在所述硬掩模層圖形的兩側形成側墻；以所述側墻及硬掩模層圖形為掩模對所述頂層硅進行刻蝕直至露出所述埋入氧化層，以形成倒T型鰭的初始結構；去除所述硬掩模層圖形兩側的側墻之后，以所述硬掩模層圖形為掩模對未被所述硬掩模層圖形覆蓋住的倒T型鰭的初始結構進行刻蝕，以形成倒T型鰭，未被所述硬掩模層圖形覆蓋住的倒T型鰭的初始結構的被刻蝕深度等于倒T型鰭上部的高度，所述倒T型鰭上部的高度小于所述倒T型鰭的初始結構的高度；形成所述倒T型鰭之后，形成鰭式場效應晶體管的柵極、源極及漏極。可選地，所述硬掩模層圖形的材料與所述側墻的材料不相同，所述硬掩模層圖形的材料為SiO2、SiON、SiN或BN，所述側墻的材料為SiO2、SiON、SiN或BN。可選地，所述側墻的形成方法包括：在所述絕緣體上硅襯底及硬掩模層圖形上形成側墻材料層，對所述側墻材料層進行回刻，殘留在硬掩模層圖形側壁上的側墻材料層形成所述側墻。可選地，所述側墻利用濕法刻蝕去除。可選地，所述柵極的數量為兩個，分別設置在所述倒T型鰭的兩側。可選地，形成所述倒T型鰭之后、形成所述柵極之前還包括去除所述硬掩模層圖形的步驟，所述柵極的數量為三個，其中兩個柵極分別設置在所述倒T型鰭的兩側，另一個柵極設置在所述倒T型鰭的上方。可選地，所述硬掩模層圖形利用濕法刻蝕去除。與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明所提供的技術方案中，首先在絕緣體上硅襯底上形成硬掩模層圖形，在硬掩模層圖形的兩側形成側墻，然后以側墻及硬掩模層圖形為掩模對頂層硅進行刻蝕以形成倒T型鰭的初始結構，由于倒T型鰭的初始結構的兩端分別與位于硬掩模層圖形兩側的側墻對齊，且位于硬掩模層圖形兩側的側墻關于硬掩模層圖形對稱設置、位于硬掩模層圖形兩側的側墻的寬度相等，故硬掩模層圖形位于倒T型鰭的初始結構的正中央位置。形成倒T型鰭的初始結構之后，以硬掩模層圖形為掩模對未被硬掩模層圖形覆蓋住的倒T型鰭的初始結構進行刻蝕，以形成倒T型鰭，由于倒T型鰭上部的兩端與硬掩模層圖形的兩端對齊、倒T型鰭的初始結構的未被刻蝕部分形成倒T型鰭下部，故可使得倒T型鰭上部位于倒T型鰭下部的正中央位置，提高了鰭式場效應晶體管的性能。與現有鰭式場效應晶體管的制作方法相比，本發明所提供的方法更為簡單、易實現。附圖說明圖1至圖5是現有一種鰭式場效應晶體管在各個制作階段的剖視圖；圖6至圖15是本發明的一個實施例中鰭式場效應晶體管在各個制作階段的剖視圖。具體實施方式下面結合附圖，通過具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的可實施方式的一部分，而不是其全部。根據這些實施例，本領域的普通技術人員在無需創造性勞動的前提下可獲得的所有其它實施方式，都屬于本發明的保護范圍。下面結合圖6至圖15對本發明的技術方案進行詳細說明。如圖6所示，提供絕緣體上硅襯底1，其由下至上依次包括硅基板2、埋入氧化層3及頂層硅4，頂層硅4用于形成鰭式場效應晶體管的倒T型鰭(fin)。在絕緣體上硅襯底1上形成硬掩模層圖形5，硬掩模層圖形5的數量至少為一個，圖中以兩個硬掩模層圖形5為例。在一個實施例中，硬掩模層圖形5的形成方法包括：在絕緣體上硅襯底1上形成硬掩模層(未圖示)及位于該硬掩模層上方的圖形化光刻膠層；以該圖形化光刻膠層為掩模對該硬掩模層進行刻蝕直至露出頂層硅4，剩余的硬掩模層形成硬掩模層圖形5。如圖7所示，在硬掩模層圖形5的兩側形成側墻6。在一個實施例中，側墻6的形成方法包括：在頂層硅4及硬掩模層圖形5上形成側墻材料層(未圖示)，對該側墻材料層進行回刻(etchback)，殘留在硬掩模層圖形5側壁上的側墻材料層形成側墻6。位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6關于硬掩模層圖形5對稱設置，且位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6的寬度相等，均為w。結合圖7及圖8所示，以側墻6及硬掩模層圖形5為掩模對頂層硅4進行刻蝕直至露出埋入氧化層3，剩余的頂層硅4形成倒T型鰭的初始結構7，倒T型鰭的初始結構7的兩端分別與位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6對齊。在一個實施例中，倒T型鰭的初始結構7利用干法刻蝕形成。倒T型鰭的初始結構7的高度由頂層硅4的厚度確定，為h1。在本實施例中，硬掩模層圖形5的材料與側墻6的材料不相同，硬掩模層圖形5的材料為SiO2、SiON、SiN或BN，側墻6的材料為SiO2、SiON、SiN或BN，以便于選擇這樣一種刻蝕方法來選擇性地去除部分頂層硅4：該刻蝕方法對頂層硅4的刻蝕速率較高，而對側墻6的刻蝕速率較低、對硬掩模層圖形5的刻蝕速率較低。當然，硬掩模層圖形5及側墻6也可利用其它材料形成，所述其它材料應便于選擇性地去除部分頂層硅4。結合圖8及圖9所示，去除側墻6。在一個實施例中，側墻6利用濕法刻蝕去除。由于在本實施例中硬掩模層圖形5的材料與側墻6的材料不相同，其中，硬掩模層圖形5的材料為SiO2、SiON、SiN或BN，側墻6的材料為SiO2、SiON、SiN或BN，故便于在此步驟中利用對側墻6刻蝕速率較高、但對硬掩模層圖形5及倒T型鰭的初始結構7刻蝕速率較低的刻蝕方法來選擇性地去除側墻6。由于倒T型鰭的初始結構7的兩端分別與位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6對齊，且位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6關于硬掩模層圖形5對稱設置、位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6的寬度相等，故硬掩模層圖形5位于倒T型鰭的初始結構7的正中央位置。結合圖9及圖10所示，以硬掩模層圖形5為掩模對未被硬掩模層圖形5覆蓋住的倒T型鰭的初始結構7進行刻蝕，以形成倒T型鰭8，倒T型鰭8由倒T型鰭上部81及倒T型鰭下部82構成。其中，未被硬掩模層圖形5覆蓋住的倒T型鰭的初始結構7的被刻蝕深度為h2，深度h2等于倒T型鰭上部81的高度，但小于倒T型鰭的初始結構7的高度h1。由于硬掩模層圖形5位于倒T型鰭的初始結構7的正中央位置，而倒T型鰭上部81的兩端與硬掩模層圖形5的兩端對齊、倒T型鰭的初始結構7的未被刻蝕部分形成倒T型鰭下部82，故倒T型鰭上部81位于倒T型鰭下部82的正中央位置。形成倒T型鰭8之后，形成鰭式場效應晶體管的柵極、源極及漏極。在一個實施例中，結合圖11、圖12及圖13所示，其中，圖12是沿圖13中A-A截面的剖視圖，形成倒T型鰭8之后，去除圖10所示的硬掩模層圖形5，在一個具體的實施例中，利用濕法刻蝕方法去除硬掩模層圖形5，然后形成鰭式場效應晶體管的柵極9，在這種情況下，柵極9的數量為三個，其中兩個柵極9分別設置在倒T型鰭8的兩側，另一個柵極9設置在倒T型鰭8的上方。柵極9將部分倒T型鰭8覆蓋住，倒T型鰭8的被柵極9覆蓋住的部分構成鰭式場效應晶體管的溝道(未標識)。倒T型鰭8的未被柵極9覆蓋住的部分(位于倒T型鰭8的兩端)用于形成源極10、漏極11。在另一個實施例中，結合圖14及圖15所示，其中，圖14是沿圖15中B-B截面的剖視圖，形成倒T型鰭8之后，不去除圖10所示的硬掩模層圖形5，直接形成鰭式場效應晶體管的柵極9，在這種情況下，柵極9的數量為兩個，所述兩個柵極9分別設置在倒T型鰭8的兩側。柵極9將部分倒T型鰭8覆蓋住，被柵極9覆蓋住的倒T型鰭8構成鰭式場效應晶體管的溝道(未標識)。倒T型鰭8的未被柵極9覆蓋住的部分(位于倒T型鰭8的兩端)用于形成源極10、漏極11。具體的柵極、源極及漏極形成方法可參照現有鰭式場效應晶體管的形成方法，在此不贅述。對照圖1至圖4所示，現有鰭式場效應晶體管制作方法中，是先形成倒T型鰭的初始結構205，然后在倒T型鰭的初始結構205及介電層305上形成光刻膠層，對該光刻膠層進行曝光、顯影，以在倒T型鰭的初始結構205上形成矩形光刻膠層400，然后以矩形光刻膠層400為掩模對位于矩形光刻膠層400兩側的倒T型鰭的初始結構205進行刻蝕，從而形成倒T型鰭405。在對所述光刻膠層進行曝光時對掩膜版的對準精度要求很高，其要求經曝光后形成的矩形光刻膠層400位于倒T型鰭的初始結構205的正中央位置，進而使刻蝕之后倒T型鰭405上部位于倒T型鰭405下部的正中央位置。而結合圖6至圖15所示，本發明所提供的鰭式場效應晶體管的制作方法中，首先在絕緣體上硅襯底1上形成硬掩模層圖形5，在硬掩模層圖形5的兩側形成側墻6，然后以側墻6及硬掩模層圖形5為掩模對頂層硅4進行刻蝕以形成倒T型鰭的初始結構7，由于倒T型鰭的初始結構7的兩端分別與位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6對齊，且位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6關于硬掩模層圖形5對稱設置、位于硬掩模層圖形5兩側的側墻6的寬度相等，故硬掩模層圖形5位于倒T型鰭的初始結構7的正中央位置。形成倒T型鰭的初始結構7之后，以硬掩模層圖形5為掩模對未被硬掩模層圖形5覆蓋住的倒T型鰭的初始結構7進行刻蝕，以形成倒T型鰭8，由于倒T型鰭上部81的兩端與硬掩模層圖形5的兩端對齊、倒T型鰭的初始結構7的未被刻蝕部分形成倒T型鰭下部82，故可使得倒T型鰭上部81位于倒T型鰭下部82的正中央位置，提高了鰭式場效應晶體管的性能。與現有鰭式場效應晶體管的制作方法相比，本發明所提供的方法更為簡單、易實現。上述通過實施例的說明，應能使本領域專業技術人員更好地理解本發明，并能夠再現和使用本發明。本領域的專業技術人員根據本文中所述的原理可以在不脫離本發明的實質和范圍的情況下對上述實施例作各種變更和修改是顯而易見的。因此，本發明不應被理解為限制于本文所示的上述實施例，其保護范圍應由所附的權利要求書來界定。