一种半导体结构及其形成方法

摘要

一种半导体结构，包括：一半导体衬底，多层超细硅线条，所述的多层超细硅线条的界面形状受衬底晶向和线条轴向晶向双重控制。形成方法包括：通过刻蚀工艺形成鱼鳍状硅岛Fin及其两端的源漏区；制备硅的腐蚀掩蔽层；形成多层超细硅线条。本发明的优点：最终形成的多层超细硅线条的位置与截面形状均匀、可控；对硅的各向异性腐蚀是自停止的，工艺窗口大，可在同一硅片上实现不同直径的硅线条；ICPECVD具有较强的窄槽填充能力，淀积牺牲层和腐蚀掩蔽层材料时无空洞；结合氧化技术可以制备尺寸小于10nm的线条，满足小尺寸器件关键工艺的要求；采用自上而下的加工方法，完全和体硅平面晶体管工艺兼容，工艺成本代价小。

主权项

一种半导体结构的形成方法，其特征是，包括如下步骤：A. 提供一半导体衬底；B. 形成鱼鳍状硅岛Fin；需满足条件：对于（100）衬底，Fin的长度方向及其侧壁晶向均沿<110>；对于（110）衬底，Fin的长度方向沿<110>，其侧壁晶向沿<100>；对于（111）衬底，Fin的长度方向沿<110>，其侧壁晶向沿<112>；Fin的高宽比的选择需满足最终形成的细线条的层数的要求；C. 形成Fin的侧壁腐蚀掩蔽层；具体实现步骤如下：制备牺牲层，包括：在硅衬底上淀积牺牲层材料，所淀积的牺牲层材料厚度大于Fin高度；通过化学机械抛光去除Fin顶部的牺牲层材料，露出Fin顶部；通过刻蚀定义出牺牲层厚度；制备腐蚀掩蔽层，包括：在牺牲层上淀积腐蚀掩蔽层材料，所淀积的腐蚀掩蔽层材料厚度大于Fin高度；通过CMP去除Fin顶部的腐蚀掩蔽层材料，露出Fin顶部；通过刻蚀定义出腐蚀掩蔽层厚度；交替重复步骤C1、C2，在Fin的侧壁形成周期性的“牺牲层‑腐蚀掩蔽层”堆叠结构；在Fin顶部淀积腐蚀掩蔽层；通过光刻在周期性的“牺牲层‑腐蚀掩蔽层”堆叠结构上定义出硅的湿法腐蚀窗口；通过各向异性刻蚀工艺，将光刻定义的图形转移到牺牲层‑腐蚀掩蔽层的堆叠结构上，露出硅衬底；去除牺牲层；D. 形成多层超细硅线条，目的是从Fin的侧壁对其进行各向异性腐蚀，在侧壁腐蚀掩蔽层的保护下，腐蚀最终自停止于（111）晶面，形成多层截面为多边形的超细硅线条，具体实现步骤如下：通过各向异性腐蚀形成截面为多边形的多层超细硅线条；将多层超细硅线条去除腐蚀掩蔽层。