具体实施方式

正如背景技术所述，通过现有技术中的多重图形化工艺形成的半导体结构的性能还有待提升。

以下将结合附图进行具体说明。

图1至图3是一种鳍部形成过程实施例的各步骤结构示意图。

请参考图1，提供初始衬底100，所述初始衬底100包括第一区I、第二区II以及第三区III，所述第一区I、第二区II与第三区III依次邻接；在所述初始衬底上100形成掩膜层101；在所述掩膜层101上形成若干相互分立的初始图形化结构102，所述初始图形化结构102形成的工艺采用多重图形化工艺。

请参考图2，去除所述第二区II对应的所述初始图形化结构102，形成图形化结构105。

请参考图3，以所述图形化结构105为掩膜刻蚀所述掩膜层101与所述初始衬底100，形成衬底103以及位于所述衬底103上的若干相互分立的鳍部104；在形成所述衬底103与所述鳍部104之后，去除所述图形化结构105与所述掩膜层101。

在上述实施例中，根据对最终形成的所述鳍部104的疏密度的要求，去除所述第二区II对应的所述初始图形化结构102，形成所述图形化结构105，在形成所述图形化结构105之后，所述第一区I与所述第三区III中原本与所述第二区II相邻的所述图形化结构105所处的环境就会发生改变，具体表现为在所述第一区I与所述第三区III中形成了间距较大的相邻的所述图形化结构105。由于所述第一区I与所述第三区III中相邻的所述图形化结构105间距变大，在后续刻蚀过程中，刻蚀溶液施加在所述第一区I与所述第三区III相邻的所述图形化结构105上的应力变小，导致最终对应形成的所述鳍部104的底部尺寸变大，进而影响最终形成的半导体结构的性能

为了解决上述问题，提出了另一种鳍部的形成方法，图4至图6是采用该方法形成的鳍部的剖面结构示意图。

在所述鳍部的形成方法中，采用图形化结构为掩膜进行刻蚀，形成若干间距相同且宽度相同的鳍部201；在形成所述鳍部201之后，根据设计要求，采用光刻图形化工艺去除部分所述鳍部201。

然而由于制作工艺上的局限性，采用光刻图形化工艺去除部分所述鳍部201，很容易造成所述鳍部201去除不完全(如图4所示)、去除过多(如图5所示)或是损伤剩余的所述鳍部201(如图6所示)的问题，这些都会影响最终形成的半导体结构的性能。

在此基础上，本发明提供一种半导体结构及其形成方法，通过在衬底上形成若干相互分立的主鳍部与伪鳍部，所述伪鳍部包括第一区以及位于所述第一区上的第二区，所述主鳍部与所述第二区的材料不同，利用刻蚀工艺对不同材料的刻蚀选择性，去除所述第二区。通过形成相互分立的主鳍部与伪鳍部，保证了在刻蚀过程中刻蚀环境的一致性，防止形成的主鳍部底部尺寸变大；另外通过刻蚀工艺对不同材料的刻蚀选择性，去除部分伪鳍部，避免了采用光罩工艺所带来的缺陷，进而提升最终形成的半导体结构的性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。

图7至图15，是本发明实施例的一种半导体结构的形成过程的结构示意图。

请参考图7至图12，提供衬底；在所述衬底上形成若干相互分立的主鳍部与伪鳍部，所述伪鳍部包括第一区以及位于所述第一区上的第二区，所述第二区的材料与所述主鳍部的材料不同，所述第二区的材料与所述第一区的材料不同。以下将进行详细说明。

请参考图7，提供初始衬底300；在所述初始衬底300内形成若干相互分立的第一开口301。

在本实施例中，所述初始衬底300的材料采用硅；在其他实施例中，所述初始衬底的材料还可以采用锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。

在本实施例中，所述第一开口301的形成方法包括：在所述初始衬底300上形成掩膜结构311；在所述掩膜结构311上形成图形化层(未图示)，所述图形化层内具有暴露部分掩膜结构的开口(未图示)；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述掩膜结构311与所述初始衬底300，形成所述第一开口301；在形成所述第一开口301之后，去除所述图形化层。

所述图形化层内暴露部分掩膜结构311的开口用于定义后续形成的所述伪鳍部的位置。

在本实施例中，所述掩膜结构311包括第一掩膜层312以及位于所述第一掩膜层312上的第二掩膜层313。

所述第一掩膜层312的材料为掺氮的碳氧化硅；通过掺氮的碳氧化硅所形成的第一掩膜层312与器件层初始衬底的结合能力好，在后续以刻蚀后的第一掩膜层312为掩膜刻蚀初始衬底300时，所述第一掩膜层312不易发生剥离或曲翘，因此所述第一掩膜层312保持刻蚀图形的能力好，有利于使形成于初始衬底300内的所述第一开口301形貌良好，有效提升了刻蚀后图形的精准性。

所述第二掩膜层313的材料为氮化钛，所述第二掩膜层313与第一掩膜层312之间的结合能力好，所述第二掩膜层313能够在后续刻蚀待刻蚀层时保护第一掩膜层312表面，使所述第一掩膜层312不会被减薄；而且，所述第二掩膜层313的物理强度较大，在后续刻蚀待刻蚀层时，所述第二掩膜层313和第一掩膜层312的图形能够保持稳定，有利于进一步提升所述第一开口301的形貌。

在其他实施例中，所述掩膜结构还可以采用单层结构。

在本实施例中，所述第一开口301深度与后续形成的所述伪鳍部的高度相同，所述第一开口301的宽度大于后续形成的所述伪鳍部的宽度。

请参考图8，在所述第一开口301内形成第一鳍部材料层302以及位于所述第一鳍部材料层302上的第二鳍部材料层303，所述第二鳍部材料层303填满所述第一开口301。

在本实施例中，所述第一鳍部材料层302的形成方法包括：在所述第一开口301内形成初始第一鳍部材料层(未图示)，所述初始第一鳍部材料层填充满所述第一开口301；平坦化所述初始第一鳍部材料层；在所述平坦化工艺之后，回刻蚀部分所述初始第一鳍部材料层，形成所述第一鳍部材料层302，所述第一鳍部材料层302顶部表面低于所述初始衬底300顶部表面。

在本实施例中，所述初始第一鳍部材料层的形成工艺采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)，该工艺主要是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。采用所述等离子体增强化学气相沉积工艺形成的所述初始第一鳍部材料层的形成工艺具有沉积速率快、成膜质量好以及填充能力强的特点，使得后续形成的所述第一鳍部材料层302能够与所述第一开口301较好的结合。

在本实施例中，所述第一鳍部材料层302厚度与后续所述隔离层的厚度相同，所述第一鳍部材料层302厚度与所述隔离层厚度的方向为垂直于所述第一开口301底部表面的方向。

通过将所述第一鳍部材料层302的厚度与所述隔离层的厚度设置相同，其目的是使后续所述第一鳍部材料层302形成的所述伪鳍部的第一区的厚度与所述隔离层的厚度相同，使得后续所述第一区与所述隔离层能够同时作为所述主鳍部之间的隔离结构，省去了进一步处理所述第一区的步骤，有效提升了生产效率。

在本实施例中，回刻蚀部分所述初始第一鳍部材料层的工艺采用各向异性的干法刻蚀工艺。

在本实施例中，所述第二鳍部材料层303的形成方法包括：在所述第一鳍部材料层302表面形成填充满所述第一开口301的初始第二鳍部材料层；平坦化所述初始第二鳍部材料层，形成所述第二鳍部材料层303。

在本实施例中，所述初始第二鳍部材料层的形成工艺采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)，该工艺能够使后续形成的所述第二鳍部材料层303与所述第一开口301较好的结合。

在本实施例中，平坦化所述初始第二鳍部材料的工艺采用化学机械打磨工艺。

所述第一鳍部材料层302用于形成后续所述伪鳍部的第一区，所述第二鳍部材料层303用于形成后续所述伪鳍部的第二区，由于所述第一区的材料与所述第二区的材料不同，因此所述第一鳍部材料层302的材料与所述第二鳍部材料层303的材料也不相同。

通过将所述第一区与所述第二区的材料设置不相同，能够在后续的刻蚀工艺中，保证所述第一区与所述第二区具有较大的刻蚀选择比，进而保证只去除所述第二区而较小的损伤所述第一区，使得所述第一区作为后续所述主鳍部的隔离结构时，结构较为完整，进而有效提升隔离效果。

在本实施例中，所述第一鳍部材料层302的材料包括氧化硅；所述第二鳍部材料层303的材料包括氮化硅。

请参考图9，在所述第二鳍部材料层303上形成掩膜层304；在所述掩膜层304上形成若干相互分立的图形化结构305。

在本实施例中，所述图形化结构305形成的工艺采用自对准多重图像化工艺。通过所述自对准多重图形化工艺使部分所述图形化结构305与所述第一开301口一一对应，该部分所述图形化结构305用于形成后续的所述伪鳍部。

在本实施例中，在形成所述图形化结构305之后，以所述图形化结构305为掩膜刻蚀所述掩膜层304、第二鳍部材料层303、初始衬底300以及第一鳍部材料层302，形成所述衬底、主鳍部以及伪鳍部。具体形成过程请参考图10至图12。

请参考图10，以所述图形化结构305为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述掩膜层304与所述第二鳍部材料层303，直至暴露出所述初始衬底300顶部表面为止，形成掩膜体(未标示)。

在本实施例中，由于所述初始衬底300表面还具有掩膜结构311，因此所述第一刻蚀工艺还刻蚀去除了部分所述掩膜结构311。

通过将所述第一刻蚀工艺停止于所述初始衬底300的表面，其目的是将刻蚀后的所述掩膜层304、位于所述第一开口301外部的第二鳍部材料层303以及掩膜结构311共同形成后续所述主鳍部与所述伪鳍部的掩膜体。

所述第一刻蚀工艺采用各向异性干法刻蚀，所述第一刻蚀工艺应该满足对所述掩膜层304、第二鳍部材料层303以及掩膜结构311具有低刻蚀选择性，同时还需要满足对所述初始衬底300具有高刻蚀选择性，这样才能够保证最后刻蚀停止于所述初始衬底300的顶部表面。

所述第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括刻蚀气体为Cl₂、HBr的混合气体，载气为He，其中，Cl₂的流量为80sccm～2000sccm，HBr的流量为50sccm～2000sccm，He的流量为100sccm～2000sccm。

在本实施例中，在暴露出所述初始衬底300顶部表面之后，去除所述图形化结构305(未图示)。

请参考图11，采用第二刻蚀工艺刻蚀所述初始衬底300与所述第二鳍部材料层303，直至暴露出所述第一鳍部材料层302顶部表面为止，形成所述伪鳍部306的第二区B。

所述第二刻蚀工艺采用各向异性干法刻蚀，所述第二刻蚀工艺应该满足对所述第二鳍部材料层303与所述初始衬底300具有低刻蚀选择性，其目的是保证以相近的刻蚀速率同时刻蚀所述初始衬底300与所述第二鳍部材料层303，提升生产效率。

所述第二刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括HBr、Cl₂、SF₆、NF₃、O₂、Ar、He、CH₂F₂和CHF₃中的一种或多种，所述刻蚀气体的流量为50sccm～500sccm。

在所述第二刻蚀工艺的参数范围中，既能够满足对刻蚀选择性的要求，同时刻蚀速率较好控制，有效防止对所述初始衬底300刻蚀较多，进而影响后续形成的所述主鳍部的结构。

在本实施例中，在形成所述伪鳍部306的第二区B之后，去除所述掩膜层304(未图示)。

请参考图12，采用第三刻蚀工艺刻蚀所述初始衬底300与所述第一鳍部材料层302，形成所述衬底307、主鳍部308以及伪鳍部306的第一区A。

所述第三刻蚀工艺采用各向异性干法刻蚀，所述第三刻蚀工艺应该满足对所述第一鳍部材料层302与所述初始衬底300具有低刻蚀选择性，同时还需要满足对所述第二区B具有高刻蚀选择性，其目的是保证在相近的刻蚀速率刻蚀所述初始衬底300与所述第一鳍部材料层302的同时，减小对所述第二区B的损伤。

所述第三刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括C₄F₈、C₅F₈和C₄F₆中的一种或多种，其中所述刻蚀气体的流量为1sccm～400sccm。

通过不改变所述图形化结构305的初始环境，以所述图形化结构305为掩膜形成若干相互分立的主鳍部308与伪鳍部306，保证在刻蚀过程中，所述主鳍部308与伪鳍部306所处的刻蚀环境的一致性，防止形成的所述主鳍部308底部尺寸因刻蚀环境的改变而变大，进而影响最终形成的半导体结构的性能。

请参考图13，在所述衬底307上形成隔离层309，所述隔离层309覆盖所述主鳍部308的部分侧壁，所述隔离层309覆盖所述第一区A侧壁。

在本实施例中，所述隔离层309的形成方法包括：在所述衬底307上形成初始隔离层(未图示)，所述初始隔离层覆盖所述主鳍部308与所述伪鳍部306；去除部分所述初始隔离层直至暴露出所述第一区A为止，形成所述隔离层309。

去除部分所述初始隔离层采用的工艺为SiCoNi刻蚀工艺或Certas刻蚀工艺。在本实施例中，去除部分所述初始隔离层采用的工艺采用SiCoNi刻蚀工艺，采用SiCoNi刻蚀工艺所形成的刻蚀表面具有较低的粗糙度，刻蚀表面的缺陷较少，不易产生漏电，能够有效提升最终形成的半导体结构的性能。

所述第一区A的材料为绝缘材料，所述隔离层309与所述第一区A的材料相同。由于所述第一区A是通过所述第一鳍部材料层302刻蚀形成，因此所述第一区A的材料也为氧化硅，采用绝缘材料形成的第一区A与所述隔离层309能够同时作为所述主鳍部308之间的隔离结构，省去了去除所述第一区A的步骤，有效提升了生产效率。

在本实施例中，在形成所述初始隔离层之后以及在去除部分所述初始隔离层之前，对所述初始隔离层的表面进行平坦化处理；在平坦化处理之后，去除所述掩膜结构311(未图示)。

请参考图14，在形成所述隔离层309之后，刻蚀去除所述第二区B。

刻蚀去除所述第二区B采用的工艺采用各向同性湿法刻蚀工艺，所述各向同性湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液包括氢氟酸溶液或BOE溶液。在本实施例中，所述各向同性湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液包括氢氟酸溶液。

通过刻蚀工艺对不同材料的刻蚀选择性，去除所述伪鳍部的第二区B，避免了因采用光罩工艺所带来的鳍部去除效果不佳的问题，进而提升最终形成的半导体结构的性能。

请参考图15，在去除所述第二区B之后，在暴露出的所述主鳍部308表面形成界面层310。

在本实施例中，所述界面层310的材料采用氧化硅；所述界面层310的形成工艺采用原位水汽工艺。

通过所述原位水汽工艺形成的所述界面层310密度高、厚度均匀，而且具有良好的阶梯覆盖能力，能够紧密的覆盖于所述主鳍部308侧壁以及顶部表面，对所述主鳍部308的表面具有很好的保护作用。

相应的，在本发明的实施例中还提供了一种由上述方法所形成的半导体结构，请继续参考图14，包括：衬底；位于所述衬底307上具有若干相互分立的主鳍部308与伪鳍部306的第一区A；位于所述衬底307上的隔离层309，所述隔离层309覆盖部分所述主鳍部308的部分侧壁，所述隔离层309覆盖所述伪鳍部306的第一区A侧壁。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。