間介質層302,所述層間介質層可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者正 硅酸乙酯（TEOS)等材料，其刻蝕比與鰭體硅不同；然后并通過化學機械研磨（CMP)將鰭體 301上方多余的層間介質層302去除，使得層間介質層302的頂部與鰭體頂部齊平。
[0045] 請參考圖3B，在步驟S2中，采用干法刻蝕工藝對層間介質層302進行回刻蝕（（即 第一次回刻蝕）），以露出一定高度（Hl)的溝道區鰭體301a，回刻蝕的深度取決于待形成的 懸空溝道的高度，即溝道區鰭體301a的高度，優選的，第一次回刻蝕所述層間介質層的深 度不小于5nm，由此使得溝道區鰭體301a的高度不小于5nm。所述干法刻蝕的具體工藝參數 為：刻蝕氣體包括CF4、(：冊3和Ar，CHF 3流量為50sccm~200sccm，CF 4的流量為30sccm~ 50sccm，Ar的流量為50sccm~lOOsccm，腔室壓強為OmTorr~5mTorr，源電源射頻功率為 200W~1000W，偏置電源射頻功率為IOOW~500W。
[0046] 請參考圖3C，在步驟S3中，在暴露出的溝道區鰭體301a的側面和頂部表面（三個 表面）形成三包圍保護層303,該三包圍保護層303可以是相對層間介質層302和硅，具有 較大的刻蝕選擇比的任何材料，由此刻蝕在后續的層間介質層302的第二次回刻蝕以及刻 蝕鰭體硅形成懸空溝道的工藝中保護其包圍的溝道區鰭體301a。可以通過化學氣相沉積工 藝沉積并進行刻蝕形成，也可以通過外延生長工藝形成。優選地，以第一次回刻蝕暴露出的 溝道區鰭體301a的硅為種子層，通過外延生長工藝在溝道區鰭體的暴露表面外延一層鍺 硅層（SiGe)或者碳硅層（SiC)作為后續刻蝕再次暴露的溝道區鰭體硅301a的三包圍保護 層303,其厚度不小于1()A。
[0047] 請參考圖3D，在步驟S4中，再次采用干法刻蝕工藝對層間介質層302進行回刻 蝕（即第二次回刻蝕），以再次暴露出一定高度（H2)的溝道區鰭體301b，回刻蝕的深度取 決于待形成的懸空溝道的懸空高度，優選的，第二次回刻蝕所述層間介質層的深度不小于 5nm。所述干法刻蝕的具體工藝參數為：刻蝕氣體包括CF4XHFjP Ar，CHF 3流量為50sccm~ 200sccm，CFdtl流量為30sccm~50sccm，Ar的流量為50sccm~lOOsccm，腔室壓強為 OmTorr~5mTorr，源電源射頻功率為200W~1000W，偏置電源射頻功率為100W~500W。優 選的，第二次回刻蝕所述層間介質層的深度不小于5nm，由此使得懸空溝道的懸空高度達到 工藝要求。
[0048] 請參考圖3E，在步驟S5中，采用干法刻蝕或濕法刻蝕對所述再次暴露出的溝道區 鰭體301b進行刻蝕，以使三包圍保護層303包圍的溝道區鰭體301a完全懸空或者部分懸 空。采用濕法刻蝕時，選擇的刻蝕劑為有晶向選擇性的刻蝕劑，例如TMH(四甲基氫氧化 銨）。若需在一個帶狀的鰭體301上同時形成多個懸空溝道時，可以在本步驟中對三包圍保 護層303包圍的溝道區鰭體301a底部的多個位置區域的溝道區鰭體301b進行刻蝕，使溝 道區鰭體301a底部的多個區域懸空，以獲得多個懸空溝道。
[0049] 請參考圖3F，在步驟S6中，當三包圍保護層303為SiGe或者SiC或者可以作為 柵介質層的材料時，根據器件性能對溝道的要求，在形成懸空溝道后，可以選擇去除，也可 以選擇保留，去除三包圍保護層后的懸空溝道可以是線狀結構或者帶狀結構或者矩形塊狀 結構。而當三包圍保護層303為其他不符合器件要求的材料時，必須去除。三包圍保護層 303的去除可以通過干法刻蝕或者濕法刻蝕去除。本實施例中在去除了三包圍保護層的懸 空溝道表面上形成了全包圍的柵介質層304和柵極層305,由此獲得全包圍柵極結構。其 中全包圍柵極結構可以是多晶硅柵極結構，也可以是高K金屬柵極結構。多晶硅柵極結構 的柵介質層304可以通過熱氧化工藝形成，多晶硅柵極層可以通過采用LPCVD工藝淀積多 晶硅并圖形化沉積的多晶硅來形成，LPCVD工藝可以使多晶硅在懸空硅線條下方也能很好 的填充。，具體，形成所述多晶硅層的工藝條件包括：反應氣體為硅烷（SiH4),所述硅烷的流 量范圍可為IOOsccm~200sccm，如120sccm ;反應腔內溫度范圍可為700°C~800°C ;反應 腔內壓力可為IOOmTorr~300mTorr ;載氣為氦氣（He)或氮氣，流量范圍可為5sccm r~ 20sccm。高K金屬柵極結構的柵介質層為氧化鉿、氧化鋁、五氧化二鉭或氧化鋯，或者在氧 化鉿、氧化鋁、五氧化二鉭、氧化鋯中摻雜Si、Al、N、La、Ta等元素而成的高K材料。形成所 述高K柵介質層的方法可以是物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝，金屬柵極通過濺射沉 積工藝沉積多個薄膜堆棧而成，所述薄膜包括功函數金屬層，阻擋層和導電層。所述阻擋層 包括了&1111了&(：、了&3丨1111141、1141~或上述的組合。所述沉積阻擋層方法非限制性實 例包括化學氣相沉積法（CVD)，如低溫化學氣相沉積（LTCVD)、低壓化學氣相沉積（LPCVD)、 快熱化學氣相沉積（LTCVD)、等離子體化學氣相沉積（PECVD)。
[0050] 綜上所述，本發明提供的全包圍柵極結構的制造方法，先形成與鰭體頂部齊平的 層間介質層，在第一次回刻蝕層間介質層后，形成了刻蝕比不同的三包圍保護層來對暴露 出的溝道區鰭體進行三包圍保護，在第二次回刻蝕層間介質層后，對再次暴露的溝道區鰭 體進行刻蝕以使得三包圍保護層保護的溝道區鰭體懸空，進而獲得全包圍柵極結構。在用 于懸空的刻蝕過程中，三包圍保護層很好地保護了待懸空的溝道區鰭體的三個表面，避免 了懸空溝道表面不必要的缺陷產生，因此本發明的技術方案工藝簡單、可靠，成本低，能夠 提尚器件性能。
[0051] 顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神 和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之 內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1. 一種全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供形成有鰭體的半導體襯底，所述鰭體中形成溝道區，在所述半導體襯底表面形成 與鰭體頂部齊平的層間介質層； 第一次回刻蝕所述層間介質層，以暴露出一定高度的溝道區鰭體； 形成包圍暴露出的溝道區鰭體的頂部和側壁表面的三包圍保護層，所述三包圍保護層 僅覆蓋在鰭體周圍部分層間介質層表面上，且刻蝕比與溝道區鰭體和層間介質層均不同； 第二次回刻蝕所述層間介質層，以再次暴露出一定高度的溝道區鰭體； 對所述再次暴露出的溝道區鰭體進行刻蝕，使三包圍保護層包圍的溝道區鰭體完全懸 空或者部分懸空，以獲得懸空溝道； 形成全包圍懸空溝道暴露表面的全包圍柵極結構。2. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，所述層間介質層為氧 化硅、氮化硅或者氮氧化硅。3. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，第一次回刻蝕所述層 間介質層的深度不小于5nm。4. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，所述三包圍保護層為 鍺硅層或者碳硅層，采用外延生長工藝形成。5. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，所述三包圍保護層的 厚度不小于1〇Ad6. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，第二次回刻蝕所述層 間介質層的深度不小于5nm。7. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，采用干法刻蝕或濕法 刻蝕對所述再次暴露出的溝道區鰭體進行刻蝕，所述濕法刻蝕的刻蝕劑為有晶向選擇性的 刻蝕劑。8. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，對所述再次暴露出的 溝道區鰭體進行刻蝕，使三包圍保護層包圍的溝道區鰭體完全懸空或者部分懸空之后，去 除所述三包圍保護層，以獲得懸空溝道。9. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，對所述再次暴露出的 溝道區鰭體進行刻蝕后，使三包圍保護層包圍的溝道區鰭體底部的多個區域懸空，以獲得 多個懸空溝道。10. 如權利要求1所述的全包圍柵結構的制造方法，其特征在于，提供形成有鰭體的半 導體襯底的步驟包括： 提供娃基底，刻蝕娃基底以形成立于基底表面的鑛體； 對所述鰭體分別進行源區離子摻雜、漏區離子摻雜以及溝道區離子摻雜，以形成源區、 漏區以及溝道區。
【專利摘要】本發明提供一種全包圍柵極結構的制造方法，先形成與鰭體頂部齊平的層間介質層，在第一次回刻蝕層間介質層后，形成了刻蝕比不同的三包圍保護層來對暴露出的溝道區鰭體進行三包圍保護，在第二次回刻蝕層間介質層后，對再次暴露的溝道區鰭體進行刻蝕以使得三包圍保護層保護的溝道區鰭體懸空，進而獲得全包圍柵極結構。在用于懸空的刻蝕過程中，三包圍保護層很好地保護了待懸空的溝道區鰭體的三個表面，避免了懸空溝道表面不必要的缺陷產生，因此本發明的技術方案工藝簡單、可靠，成本低，能夠提高器件性能。
【IPC分類】H01L21/336, H01L29/78
【公開號】CN105097549
【申請號】CN201510435408
【發明人】鮑宇
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月22日