控制鳍式场效应晶体管器件鳍片尺寸的方法

摘要

本申请公开一种控制鳍式场效应晶体管器件鳍片尺寸的方法。该方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成鳍片Fin；对所述Fin的关键尺寸进行测量；根据所述Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对所述衬底上的Fin的退火工艺；按照确定的退火工艺对所述衬底上的Fin进行退火。该方法避免了因Fin尺寸不符合规格要求而产生的重复光刻或产品报废问题，能够高效的修正或控制Fin的尺寸，避免了浪费。

权利要求

1.一种控制鳍式场效应晶体管器件鳍片尺寸的方法，其特征在于，包括：提供衬底；

在所述衬底上形成鳍片Fin；

对所述Fin的关键尺寸进行测量；

根据所述Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对所述衬底上的Fin的退火工艺；

按照确定的退火工艺对所述衬底上的Fin进行退火。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对所述Fin的退火工艺之前，包括：获得不同退火工艺对硅的消耗量；

所述获得不同退火工艺对硅的消耗量，包括：在实验衬底上形成Fin；

将所述实验衬底上形成的Fin放置在预设温度环境下，通入氢气和氧气，分别进行不同时长的退火，获得预设温度下不同时长的退火对硅的消耗量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设温度为700摄氏度和750摄氏度。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成Fin，包括：对所述衬底执行自对准二次图形曝光SADP工艺形成Fin。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述衬底上的Fin放置在1000摄氏度以上的氮气气氛下进行二次退火。

说明书

控制鳍式场效应晶体管器件鳍片尺寸的方法

技术领域

[0001] 本申请涉及半导体制造工艺技术领域，尤其涉及一种控制鳍式场效应晶体管器件鳍片尺寸的方法。

背景技术

[0002] 鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor，FinFET)是一种新型的多门3D晶体管，和传统的平面型晶体管相比，FinFET器件可以提供更显著的功耗和性能上的优势。

[0003] 由于Fin的宽度很小，14/16nm器件其宽度一般为10nm左右，采用目前的光刻设备进行一次光刻、刻蚀很难进行控制，目前比较通用的形成Fin(鳍片)的工艺为自对准二次图形曝光(self-aligned double-pattering，SADP)工艺。通过SADP工艺形成Fin的步骤一般包括：第一步，对衬底11进行薄膜沉积、光刻、刻蚀形成如图1a所示的结构；第二步，沉积侧墙薄膜12形成如图1b所示的结构；第三步，进行侧墙薄膜刻蚀形成如图1c所示的结构；第四步，进行光刻形成如图1d所示的结构；第五步，刻蚀形成如图1e所示的Fin 13，之后还会对Fin结构进行SiO2介质沉积及部分薄膜去除等操作。

[0004] 在上述过程中，Fin的尺寸由上述光刻(曝光剂量等)及刻蚀(过刻蚀时间等)等工艺步骤来决定，而上述方法在14/16nm及其之下的技术节点，无论是在研发或者生产的阶段，其控制起来相对较难。若光刻、刻蚀等工艺步骤有所浮动，Fin的尺寸则会直接受到影响，若该影响发生在光刻之后，则需要将光刻胶去除重新再曝光，若该影响发生在刻蚀之后，则该产品就需要报废，因此，上述修正或控制Fin尺寸的方法效率太低且可能造成浪费。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种控制FinFET器件Fin尺寸的方法，能够高效的修正或控制Fin的尺寸，避免浪费。技术方案如下：

[0006] 一种控制FinFET器件Fin尺寸的方法，包括：

[0007] 提供衬底；

[0008] 在所述衬底上形成鳍片Fin；

[0009] 对所述Fin的关键尺寸进行测量；

[0010] 根据所述Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对所述衬底上的Fin的退火工艺；

[0011] 按照确定的退火工艺对所述衬底上的Fin进行退火。

[0012] 进一步，在所述根据所述Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对所述Fin的退火工艺之前，包括：

[0013] 获得不同退火工艺对硅的消耗量；

[0014] 所述获得不同退火工艺对硅的消耗量，包括：

[0015] 在实验衬底上形成Fin；

[0016] 将所述实验衬底上形成的Fin放置在预设温度环境下，通入氢气和氧气，分别进行不同时长的退火，获得预设温度下不同时长的退火对硅的消耗量。

[0017] 进一步，所述预设温度为700摄氏度和750摄氏度。

[0018] 进一步，所述在所述衬底上形成Fin，包括：

[0019] 对所述衬底执行自对准二次图形曝光SADP工艺形成Fin。

[0020] 进一步，所述方法还包括：

[0021] 将所述衬底上的Fin放置在1000摄氏度以上的氮气气氛下进行二次退火。

[0022] 本发明实施例至少具有以下有益效果：

[0023] 本发明实施例在形成Fin后通过控制退火工艺来调整Fin的关键尺寸，可以在研发或者生产阶段对Fin的关键尺寸达到精确的控制，并且可以实现光刻、刻蚀无法达到的更小的Fin的关键尺寸。该方法避免了因Fin尺寸不符合规格要求而产生的重复光刻或产品报废问题，能够高效的修正或控制Fin的尺寸，避免了浪费。而且，通过该退火过程可以增加薄膜的致密度，降低薄膜的湿法腐蚀速率。如在该退火之前采用SACVD的方法沉积的SiO2，在上述退火后其相对湿法腐蚀速率通常大于10，而经过热退火处理后，其相对湿法腐蚀速率通常在小于2的范围内。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本申请的主旨。

[0025] 图1a为SADP工艺中对衬底进行薄膜沉积、光刻、刻蚀后的结构示意图；

[0026] 图1b为SADP工艺中对图1a所示的结构进行侧墙薄膜沉积后的结构示意图；

[0027] 图1c为SADP工艺中对图1b所示的结构进行侧墙薄膜刻蚀后的结构示意图；

[0028] 图1d为SADP工艺中对图1c所示的结构进行光刻之后的结构示意图；

[0029] 图1e为SADP工艺中对对图1d所示的结构进行刻蚀形成Fin的结构示意图；

[0030] 图2为本发明实施例一种控制FinFET器件Fin尺寸的方法流程图；

[0031] 图3为本发明实施例中获得不同退火工艺对硅的消耗量的方法流程图；

[0032] 图4为本发明实施例中在700摄氏度及750摄氏度下不同退火时长对硅的消耗量关系图。

具体实施方式

[0033] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0034] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0035] 其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0036] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。

[0037] 参见图2，为本发明实施例一种控制FinFET器件Fin尺寸的方法流程图。

[0038] 该方法可以包括：

[0039] 步骤201，提供衬底。

[0040] 该衬底可以是硅片或其他复合结构的基底，此处不做限定。

[0041] 步骤202，在衬底上形成Fin。

[0042] 具体的，可以是对衬底采用SADP工艺形成Fin，例如图1a～1e所示，也可以是通过其他工艺过程获得。另外，在执行下一步骤203之前，该获得Fin的过程还可以包含对Fin的介质填充，例如采用SACVD法沉积SiO2薄膜对Fin进行填充；也可以是在执行完成下述步骤203～205以后再对Fin进行介质填充，例如采用SACVD法沉积SiO2薄膜对Fin进行填充。

[0043] 步骤203，对Fin的关键尺寸进行测量。

[0044] 该Fin的关键尺寸最主要包括Fin的宽度尺寸，可以通过现有测量工具进行测量。

[0045] 步骤204，根据Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找预先获得的不同退火工艺对硅的消耗量，确定对衬底上的Fin的退火工艺。

[0046] 在本步骤之前，首先要获得不同退火工艺对硅的消耗量。其中一种获得方式，如图3所示，可以包括：

[0047] 步骤301，在实验衬底上形成Fin。

[0048] 该形成Fin的方法可以与前述方法相同，可采用SADP工艺形成Fin。

[0049] 步骤302，将实验衬底上形成的Fin放置在预设温度环境下，通入氢气和氧气，分别进行不同时长的退火，获得预设温度下不同时长的退火对硅的消耗量。

[0050] 例如，可以预设温度为700摄氏度和750摄氏度，然后在两种温度环境下，通入氢气和氧气，统计不同退火时长对硅的消耗量，也即获得对Fin尺寸的影响。如图4所示，为Fin在700摄氏度下通入氢气和氧气，退火30min，60min，120min，以及在750摄氏度下退火15min，
30min，60min对硅的消耗量曲线。由该曲线可知，同一温度环境下退火时间越长，硅消耗量越大，并在700摄氏度超过60分钟后消耗速度变快，在750摄氏度超多30分钟后消耗速度变快。按照上述方法还可以设定其他退火温度和/或退火时间，以得到更全面和更精细的数据。

[0051] 在预先获得上述退火工艺对硅的消耗量后，即可根据Fin的关键尺寸与Fin的规格要求的差异，查找该不同退火工艺对硅的消耗量，确定出对步骤202中形成的衬底上的Fin的退火工艺。通常情况下，形成的Fin的关键尺寸会大于Fin的规格要求，此时可以计算Fin的关键尺寸与规格要求的差值，作为需要消耗的硅的量，然后选择可消耗该差值的硅的退火工艺。

[0052] 步骤205，按照确定的退火工艺对衬底上的Fin进行退火。

[0053] 对衬底上的Fin按照上步骤确定的退火工艺退火，退火之后Fin的关键尺寸变小，可满足规格要求。

[0054] 在该退火完成后，还可以进一步执行二次退火，具体的，可以将衬底上的Fin再放置在1000摄氏度以上的氮气气氛下进行二次退火。

[0055] 本发明实施例在形成Fin后通过控制退火工艺来调整Fin的关键尺寸，可以在研发或者生产阶段对Fin的关键尺寸达到精确的控制，并且可以实现光刻、刻蚀无法达到的更小的Fin的关键尺寸。该方法避免了因Fin尺寸不符合规格要求而产生的重复光刻或产品报废问题，能够高效的修正或控制Fin的尺寸，避免了浪费。而且，通过该退火过程可以增加薄膜的致密度，降低薄膜的湿法腐蚀速率。如在该退火之前采用SACVD的方法沉积的SiO2，在上述退火后其相对湿法腐蚀速率通常大于10，而经过热退火处理后，其相对湿法腐蚀速率通常在小于2的范围内。

[0056] 以上实施例中，各部件的形状和结构仅为示例，并非限定。并且，以上各部件还可以用其它具有相同功能的元件来分别替换，以组合形成更多的技术方案，且这些替换后形成的技术方案均应在本发明技术方案保护的范围之内。

[0057] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

[0058] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。