鳍式晶体管的形成方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种鳍式晶体管的形成方法。

背景技术：

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(finfet)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和介质层，所述介质层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且介质层表面低于鳍部顶部；位于介质层表面、以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。

然而，随着半导体器件的密度提高、尺寸缩小，所形成的鳍式场效应晶体管的性能变差、可靠性下降。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种鳍式晶体管的形成方法，所形成的鳍式晶体管性能改善。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括n型核心区和p型核心区，所述n型核心区和p型核心区的衬底表面分别具有鳍部，所述衬底表面具有隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层表面低于所述鳍部的顶部表面；采用第一氧化工艺在所述n型核心区和p型核心区的鳍部侧壁和顶部表面形成第一栅氧层；在所述隔离层和第一栅氧层表面形成分别横跨所述n型核心区和p型 核心区鳍部的伪栅层，所述伪栅层覆盖在部分鳍部侧壁和顶部上；在所述隔离层和鳍部上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅层的侧壁，且所述介质层暴露出所述伪栅层顶部；去除所述伪栅层，在所述n型核心区的介质层内形成第一沟槽，在所述p型核心区的介质层内形成第二沟槽，所述第一沟槽和第二沟槽暴露出所述第一栅氧层；去除第一沟槽底部的第一栅氧层，并暴露出n型核心区的鳍部侧壁和顶部表面；采用第二氧化工艺在所述n型核心区暴露出的鳍部侧壁和顶部表面形成第二栅氧层，所述第二栅氧层的等效氧化层厚度小于第一栅氧层的等效氧化层厚度；在所述第一栅氧层表面形成填充满所述第一沟槽的第一栅极结构；在所述第二栅氧层表面形成填充满所述第二沟槽的第二栅极结构。

可选的，所述第一氧化工艺为原位蒸汽生成工艺。

可选的，所述第一栅氧层的厚度为5埃～15埃。

可选的，所述第二氧化工艺为化学氧化工艺。

可选的，所述第二栅氧层的厚度为5埃～15埃。

可选的，所述衬底还包括：n型外围区和p型外围区，所述n型外围区和p型外围区的衬底表面分别具有鳍部；在形成第一栅氧层之前，采用第三氧化工艺在所述n型外围区和p型外围区的鳍部侧壁和顶部表面形成第三栅氧层。

可选的，所述伪栅层还横跨所述n型外围区和p型外围区的鳍部。

可选的，在去除所述伪栅层之后，在所述n型外围区的介质层内形成第三沟槽，在所述p型外围区的介质层内形成第四沟槽，所述第一沟槽和第二沟槽暴露出所述第三栅氧层。

可选的，还包括：在所述第三栅氧层表面形成填充满第三沟槽的第三栅极结构、以及填充满第四沟槽的第四栅极结构。

可选的，所述第三栅氧层的形成工艺包括原位蒸汽生成工艺；所述第三栅氧层的厚度为15埃～25埃。

可选的，去除第一沟槽底部的第一栅氧层的步骤包括：在所述第一栅氧 层表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出第一沟槽底部的第一栅氧层；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述第一栅氧层，直至暴露出n型核心区的鳍部侧壁和顶部表面为止。

可选的，刻蚀所述第一栅氧层的工艺为湿法刻蚀工艺或各向同性的干法刻蚀工艺。

可选的，在形成第二栅氧层之后，形成第一栅极结构和第二栅极结构之前，进行第一退火工艺。

可选的，所述第一退火工艺为尖峰退火或激光退火。

可选的，所述第一栅极结构包括第一栅介质层、以及位于第一栅介质层上的第一栅极层，所述第一栅极层填充满所述第一沟槽；所述第二栅极结构包括第二栅介质层、以及位于第二栅介质层上的第二栅极层，所述第二栅极层填充满所述第二沟槽。

可选的，所述第一栅极结构和第二栅极结构的形成步骤包括：在所述介质层表面、第一沟槽的内壁表面和第二沟槽的内壁表面形成栅介质膜；在形成栅介质膜之后，形成填充满所述第一沟槽和第二沟槽的栅极膜；平坦化所述栅极膜和栅介质膜直至暴露出所述介质层表面为止，在第一沟槽内形成第一栅介质层和第一栅极层，在第二沟槽内形成第二栅介质层和第二栅极层。

可选的，还包括：在形成所述栅介质膜之后，进行第二退火工艺。

可选的，所述鳍部的顶部表面还具有掩膜层。

可选的，所述隔离层的形成步骤包括：在所述衬底和鳍部表面形成隔离膜；平坦化所述隔离膜；在平坦化所述隔离膜之后，回刻蚀所述隔离膜直至暴露出部分鳍部侧壁为止；在回刻蚀所述隔离膜的同时或之后，去除所述掩膜层。

可选的，在形成所述隔离层之前，在所述衬底和鳍部表面形成衬垫氧化层；在形成所述隔离层之后，去除暴露出的衬垫氧化层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的形成方法中，在去除伪栅层之后，在n型核心区形成暴露出第 一栅氧层的第一沟槽，在p型核心区形成暴露出第一栅氧层的第二沟槽。其中，所述第一栅氧层在形成伪栅层之前，采用第一氧化工艺形成于鳍部侧壁和顶部表面。在去除所述伪栅层之后，去除第一沟槽底部的第一栅氧层，并以第二氧化工艺在第一沟槽暴露出的鳍部侧壁和顶部表面再形成第二氧化层。所述第二氧化层位于第一沟槽内，所述第一沟槽位于n型核心区内，则所述第一沟槽用于形成n型核心区的鳍式晶体管。由于所形成的第二氧化层的等效氧化层厚度小于第一栅氧层，因此，在以所述第二栅氧层作为n型核心区的鳍式晶体管内的栅氧层时，能够提高n型核心区所形成的鳍式晶体管的性能，同时，所述第二栅氧层内的缺陷或杂质对n型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应的影响较小。因此，在n型核心区形成的鳍式晶体管的性能改善。同时，采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层作为p型核心区形成的鳍式晶体管的栅氧层，而采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层内的缺陷或杂质较少，能够改善p型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应，从而改善p型核心区的鳍式晶体管的性能。

附图说明

图1至图9是本发明实施例的鳍式晶体管的形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，随着半导体器件的密度提高、尺寸缩小，所形成的鳍式场效应晶体管的性能变差、可靠性下降。

经过研究发现，为了进一步缩小器件尺寸、提高器件密度，在鳍式场效应晶体管的基础上，引入了高k金属栅晶体管，即以高k介质材料作为栅介质层，以金属材料作为栅极。而且，为了改善高k介质材料的栅介质层与鳍部之间的结合状态，在所述高k介质材料的栅介质层与鳍部之间还需要形成栅氧层进行粘合。所述高k金属栅晶体管采用后栅(gatelast)工艺形成，其中一种后栅工艺中是在去除多晶硅的伪栅层并形成栅极沟槽之后，再于栅极沟槽的内壁表面形成高k介质材料的栅介质层。

对于外围区的鳍式场效应晶体管来说，由于对栅氧层的质量要求较低，且需要栅氧层的厚度较高，因此，外围区的栅氧层能够在形成伪栅层之前形 成，而去除所述伪栅层的工艺对所述栅氧层造成的损伤，对外围区晶体管的性能影响较小。

对于核心区的鳍式场效应晶体管来说，对栅氧层的质量要求较高，受损的栅氧层不仅容易引起经时击穿(timedependentdielectricbreakdown，简称tddb)，引起短沟道效应、减小驱动电流、提高功耗，还容易引起偏压温度不稳定效应(biastemperatureinstability，简称bti)，所形成的鳍式场效应晶体管性能变差。

为了避免去除伪栅层的刻蚀工艺对核心区栅氧层造成损伤，核心区的栅氧层需要在去除伪栅层之后形成。并且，在去除所述伪栅层之后，采用氧化工艺在鳍部暴露出的顶部和侧壁表面形成核心区的栅氧层，形成所述核心区的栅氧层的工艺能够为原位蒸汽生成(in-situsteamgeneration，简称issg)工艺。

所述原位蒸汽生成工艺所形成的核心区栅氧层内缺陷或杂质较少、且密度分布均匀。然而，采用原位蒸汽生成工艺形成的核心区栅氧层具有较厚的等效氧化层厚度(equivalentoxidethickness，简称eot)，容易对鳍式场效应晶体管产生不良影响。对于核心区的p型鳍式场效应晶体管来说，其偏压温度不稳定效应主要由栅氧层内的缺陷或杂质引起，因此需要采用所述原位蒸汽生成工艺形成p型鳍式场效应晶体管的核心区栅氧层。

然而，对于核心区的n型鳍式场效应晶体管来说，其偏压温度不稳定效应主要由高k介质材料的栅介质层的质量决定，而核心区的栅氧层质量的影响因素较小。采用所述原位蒸汽生成工艺形成n型鳍式场效应晶体管的核心区栅氧层，反而容易造成栅氧层的等效氧化层厚度增大，不仅不能改善偏压温度不稳定效应，还容易造成所形成的n型鳍式场效应晶体管的性能变差。

为了解决上述问题，本发明提供一种鳍式晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括n型核心区和p型核心区，所述n型核心区和p型核心区的衬底表面分别具有鳍部，所述衬底表面具有隔离层，所述隔离层覆盖所述鳍部的部分侧壁，且所述隔离层表面低于所述鳍部的顶部表面；采用第一氧化工艺在所述n型核心区和p型核心区的鳍部侧壁和顶部表面形成第一 栅氧层；在所述隔离层和第一栅氧层表面形成分别横跨所述n型核心区和p型核心区鳍部的伪栅层，所述伪栅层覆盖在部分鳍部侧壁和顶部上；在所述隔离层和鳍部上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅层的侧壁，且所述介质层暴露出所述伪栅层顶部；去除所述伪栅层，在所述n型核心区的介质层内形成第一沟槽，在所述p型核心区的介质层内形成第二沟槽，所述第一沟槽和第二沟槽暴露出所述第一栅氧层；去除第一沟槽底部的第一栅氧层，并暴露出n型核心区的鳍部侧壁和顶部表面；采用第二氧化工艺在所述n型核心区暴露出的鳍部侧壁和顶部表面形成第二栅氧层，所述第二栅氧层的等效氧化层厚度小于第一栅氧层的等效氧化层厚度；在所述第一栅氧层表面形成填充满所述第一沟槽的第一栅极结构；在所述第二栅氧层表面形成填充满所述第二沟槽的第二栅极结构。

其中，在去除伪栅层之后，在n型核心区形成暴露出第一栅氧层的第一沟槽，在p型核心区形成暴露出第一栅氧层的第二沟槽。其中，所述第一栅氧层在形成伪栅层之前，采用第一氧化工艺形成于鳍部侧壁和顶部表面。在去除所述伪栅层之后，去除第一沟槽底部的第一栅氧层，并以第二氧化工艺在第一沟槽暴露出的鳍部侧壁和顶部表面再形成第二氧化层。所述第二氧化层位于第一沟槽内，所述第一沟槽位于n型核心区内，则所述第一沟槽用于形成n型核心区的鳍式晶体管。由于所形成的第二氧化层的等效氧化层厚度小于第一栅氧层，因此，在以所述第二栅氧层作为n型核心区的鳍式晶体管内的栅氧层时，能够提高n型核心区所形成的鳍式晶体管的性能，同时，所述第二栅氧层内的缺陷或杂质对n型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应的影响较小。因此，在n型核心区形成的鳍式晶体管的性能改善。同时，采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层作为p型核心区形成的鳍式晶体管的栅氧层，而采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层内的缺陷或杂质较少，能够改善p型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应，从而改善p型核心区的鳍式晶体管的性能。

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的说明。

图1至图9是本发明实施例的鳍式晶体管的形成过程的剖面结构示意图。

请参考图1，提供衬底200，所述衬底200包括n型核心区210和p型核心区220，所述n型核心区210和p型核心区220的衬底200表面分别具有鳍部201，所述衬底200表面具有隔离层202，所述隔离层202覆盖所述鳍部201的部分侧壁，且所述隔离层202表面低于所述鳍部201的顶部表面。

在本实施例中，所述衬底200还包括：n型外围区230和p型外围区240，所述n型外围区230和p型外围区240的衬底200表面分别具有鳍部201。

所述n型核心区210用于形成n型核心器件；所述p型核心区220用于形成p型核心器件；所述n型外围区230用于形成n型外围器件；所述p型外围区240用于形成p型外围器件。

所述核心器件的密度大于外围器件密度，且所述核心器件的特征尺寸(criticaldimension，简称cd)小于所述外围器件的特征尺寸。所述核心器件的工作电流或工作电压小于所述外围器件的工作电流或工作电压。

所述鳍部201的顶部表面还能够具有掩膜层。所述掩膜层作为刻蚀形成所述鳍部201的掩膜，而且所述掩膜层还能够在后续工艺过程中，用于保护鳍部201的顶部表面。

在本实施例中，所述衬底200和鳍部201的形成步骤包括：提供半导体基底；在所述半导体基底的部分表面形成掩膜层，所述掩膜层覆盖需要形成鳍部201的对应位置和形状；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述半导体基底，形成所述衬底200和鳍部201。

所述半导体基底为硅衬底、锗衬底和硅锗衬底。在本实施例中，所述半导体基底为单晶硅衬底，即所述鳍部201和衬底200的材料为单晶硅。

所述掩膜层的形成步骤包括：在所述半导体基底表面形成掩膜材料膜；在所述掩膜材料膜表面形成第二图形化层；以第二图形化层为掩膜刻蚀所述掩膜材料膜直至暴露出半导体基底表面为止，形成所述掩膜层。

在一实施例中，所述第二图形化层为图形化的光刻胶层，所述第二图形化层采用涂布工艺和光刻工艺形成。在另一实施例中，为了缩小所述鳍部201的特征尺寸、以及相邻鳍部201之间的距离，所述第二图形化层采用多重图形化掩膜工艺形成。所述多重图形化掩膜工艺包括：自对准双重图形化 (self-aligneddoublepatterned，sadp)工艺、自对准三重图形化(self-alignedtriplepatterned)工艺、或自对准四重图形化(self-aligneddoubledoublepatterned，saddp)工艺。

刻蚀所述半导体基底的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。所述鳍部201的侧壁相对于衬底200的表面垂直或倾斜，且当所述鳍部201的侧壁相对于衬底200表面倾斜时，所述鳍部201的底部尺寸大于顶部尺寸。在本实施例中，所述鳍部201的侧壁相对于衬底200表面倾斜。

所述n型外围区230和n型核心区210的衬底200和鳍部201内还具有第一阱区，所述p型外围区240和p型核心区220的衬底200和鳍部201内还具有第二阱区。所述第一阱区和第二阱区采用离子注入工艺形成；所述第一阱区和第二阱区能够在刻蚀半导体基底以形成鳍部201之前形成；或者，所述第一阱区和第二阱区能够在形成鳍部201之后形成。

在另一实施例中，所述鳍部通过刻蚀形成于衬底表面的半导体层形成；所述半导体层采用选择性外延沉积工艺形成于所述衬底表面。所述衬底为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底、玻璃衬底或iii-v族化合物衬底，例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等。所述半导体层的材料为硅、锗、碳化硅或硅锗。

所述隔离层202的形成步骤包括：在所述衬底200和鳍部201表面形成隔离膜；平坦化所述隔离膜；在平坦化所述隔离膜之后，回刻蚀所述隔离膜直至暴露出部分鳍部201侧壁为止；在回刻蚀所述隔离膜的同时或之后，去除所述掩膜层。

在本实施例中，在形成所述隔离层202之前，在所述衬底200和鳍部201表面形成衬垫氧化层；在形成所述隔离层202之后，去除暴露出的衬垫氧化层。

在本实施例中，所述隔离层202的材料为氧化硅；所述隔离层202的厚度是所述鳍部201高度的1/4～1/2。所述隔离膜的形成工艺为流体化学气相沉积工艺(fcvd，flowablechemicalvapordeposition)。在其它实施例中，所述隔离膜还能够采用其它化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺形成；所述 其它化学气相沉积工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺(pecvd)或高深宽比化学气相沉积工艺(harp)。

在本实施例中，所述流体化学气相沉积工艺的步骤包括：在所述衬底200、鳍部201和掩膜层表面形成前驱介质膜；进行退火工艺，使前驱介质膜固化，形成所述隔离膜。

所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺(cmp)；在本实施例中，所述化学机械抛光工艺以所述掩膜层作为停止层。回刻蚀所述隔离膜的工艺为各向同性的干法刻蚀工艺、各向异性的干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。

在本实施例中，在回刻蚀所述隔离膜的同时或之后，去除所述掩膜层。在形成所述隔离层202之后，去除暴露出的衬垫氧化层；由于所述暴露出的衬垫氧化层在回刻蚀隔离膜的工艺会受到损伤，因此所述衬垫氧化层203不适于作为后续的栅氧化层，因此需要去除所述衬垫氧化层。

所述衬垫氧化层的形成工艺为原位蒸汽生成(in-situsteamgeneration，简称issg)工艺。所述原位蒸汽生成工艺的参数包括：温度为700℃～1200℃，气体包括氢气和氧气，氧气流量为1slm～50slm，氢气流量为1slm～10slm，时间为20秒钟～10分钟。所述原位蒸汽生成工艺形成的衬垫氧化层具有良好的阶梯覆盖能力，能够使所形成的衬垫氧化层紧密地覆盖于鳍部201的侧壁表面，而且所形成的衬垫氧化层的厚度均匀。

通过形成所述衬垫氧化层，能够修复所述衬底200和鳍部201表面在前序刻蚀工艺及离子注入工艺过程中受到的损伤。而且，所述衬垫氧化层还能够在后续制程中保护鳍部201和衬底200的表面。

请参考图2，采用第三氧化工艺在所述n型外围区230和p型外围区240的鳍部201侧壁和顶部表面形成第三栅氧层203。

所述第三栅氧层203用于形成n型外围区230和p型外围区240的鳍式晶体管内的栅氧层，用于在n型外围区230和p型外围区240增强鳍部201与后续形成的栅介质层之间的结合强度，所述栅介质层的材料为高k介质材料(介电系数大于3.9)。

所述第三栅氧层203的形成步骤包括：采用第三氧化工艺分别在n型核 心区210、n型外围区230、p型核心区220和p型外围区240的鳍部201表面形成第三栅氧膜；在所述n型核心区210和p型核心区220的第三栅氧膜表面形成第一图形化层；以所述第一图形化层为掩膜，刻蚀所述第三栅氧膜，直至暴露出n型外围区230和p型外围区240的鳍部201侧壁和顶部表面，形成第三栅氧层203。

所述第三栅氧层203的材料为氧化硅；所述第三栅氧层203的厚度为15埃～25埃。在本实施例中，所述第三栅氧层203的厚度为20埃；所述第三栅氧膜的形成工艺包括原位蒸汽生成工艺；形成所述第三栅氧膜的原位蒸汽生成工艺的参数包括：温度为700℃～1200℃，气体包括氢气和氧气，氧气流量为1slm～50slm，氢气流量为1slm～10slm，时间为10秒钟～5分钟。

请参考图3，采用第一氧化工艺在所述n型核心区210和p型核心区220的鳍部201侧壁和顶部表面形成第一栅氧层204。

所述第一栅氧层204用于核心区210的鳍式晶体管内的栅氧层。由于核心区210用于形成核心器件，而核心器件的器件密度较高，且工作电压较低，因此，需要使所述第一栅氧层204的物理厚度较小，以满足缩小器件尺寸的需求，同时，需要使所述第一栅氧层204内的等效氧化层厚度需要较小，以满足减小工作电压的需求。

在本实施例中，所述第一栅氧层204的材料为氧化硅；所述第一氧化工艺为原位蒸汽生成工艺。采用原位蒸汽生成工艺形成的第一栅氧层204内，缺陷或杂质较少，所述第一栅氧层204的密度较高，有利于减少p型鳍式晶体管内的偏压不稳定效应。然而，采用原位蒸汽生成工艺形成的第一栅氧层204的等效氧化层厚度较大，容易使所形成的鳍式晶体管的阈值电压提高，因此，采用原位蒸气生成工艺形成第一栅氧层204对鳍式晶体管的性能改善有限。

所述第一栅氧层204的厚度为5埃～15埃；在本实施例中，所述第一栅氧层204的厚度为10埃。所述第一栅氧层204的厚度小于第三栅氧层203的厚度，使得第一栅氧层204能够降低核心器件的工作电压。

形成所述第一栅氧层204的原位蒸汽生成工艺的参数包括：温度为700 ℃～1200℃，气体包括氢气和氧气，氧气流量为1slm～50slm，氢气流量为1slm～10slm，时间为10秒钟～5分钟。由于所述第一栅氧层204的厚度小于第三栅氧层203的厚度，形成所述第一栅氧层204的工艺时间小于形成第三栅氧膜的工艺时间。

请参考图4，在所述隔离层202和第一栅氧层204表面形成分别横跨所述n型核心区210和p型核心区220鳍部201的伪栅层205，所述伪栅层205覆盖在部分鳍部201侧壁和顶部上。

在本实施例中，所述伪栅层205还横跨所述n型外围区230和p型外围区240的鳍部201。位于所述n型核心区210、n型外围区230、p型核心区220或p型外围区240的伪栅层205能够为同一伪栅层205或不同伪栅层205。

所述伪栅层205的材料为多晶硅。所述伪栅层205的形成步骤包括：在所述隔离层202表面、第三栅氧层203表面和第一栅氧层204表面形成伪栅极膜；对所述伪栅极膜进行平坦化；在所述平坦化工艺之后，在所述伪栅极膜表面形成第三图形化层，所述第三图形化层覆盖需要形成伪栅层205的位置和形状；以所述第三图形化层为掩膜，刻蚀所述伪栅极膜，直至暴露出隔离层202和鳍部201表面为止，形成伪栅层205。

在本实施例中，还包括：在所述伪栅层205的侧壁表面形成侧墙；在所述伪栅层205和侧墙两侧的鳍部201内形成源区和漏区。

所述侧墙的材料包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种组合。所述侧墙的形成步骤包括：采用沉积工艺在所述伪栅层205表面形成侧墙膜；回刻蚀所述侧墙膜直至暴露出鳍部201表面，形成侧墙。

在一实施例中，所述源区和漏区以离子注入工艺形成。在另一实施例中，所述源区和漏区的形成步骤还包括：在所述伪栅层205和侧墙两侧的鳍部201内形成凹槽；采用选择性外延沉积工艺在所述凹槽内形成应力层；在所述应力层内掺杂离子，形成源区和漏区。所述掺杂工艺为离子注入工艺、原位掺杂工艺中的一种或两种组合。

当所形成的鳍式晶体管为p型鳍式晶体管时，所述应力层的材料为硅锗，所述应力层内掺杂的离子为p型离子，且所述应力层为σ型应力层。当所形 成的鳍式晶体管为n型鳍式晶体管时，所述应力层的材料为碳化硅，所述应力层内掺杂的离子为n型离子。

请参考图5，在所述隔离层202和鳍部201上形成介质层206，所述介质层206覆盖所述伪栅层205的侧壁，且所述介质层206暴露出所述伪栅层205顶部。

所述介质层206的形成步骤包括：在所述隔离层202、鳍部201和伪栅层205的表面形成介质膜；平坦化所述介质膜直至暴露出所述伪栅层205的顶部表面为止，形成所述介质层206。

所述介质膜的形成工艺为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。所述介质层206的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料(介电系数为大于或等于2.5、小于3.9，例如多孔氧化硅、或多孔氮化硅)或超低k介质材料(介电系数小于2.5，例如多孔sicoh)。

在本实施例中，所述介质层206的材料为氧化硅；所述介质膜的形成工艺为流体化学气相沉积(flowablechemicalvapordeposition，简称fcvd)工艺、高密度等离子沉积(highdensityplasma，简称hdp)工艺、等离子体增强沉积工艺中的一种或多种。

请参考图6，去除所述伪栅层205(如图5所示)，在所述n型核心区210的介质层206内形成第一沟槽211，在所述p型核心区220的介质层206内形成第二沟槽221，所述第一沟槽211和第二沟槽221暴露出所述第一栅氧层204。

在本实施例中，还包括：在去除所述伪栅层205之后，在所述n型外围区230的介质层206内形成第三沟槽231，在所述p型外围区240的介质层206内形成第四沟槽241，所述第一沟槽231和第二沟槽221暴露出所述第三栅氧层203。

去除所述伪栅层205的工艺为干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一种或两种组合；其中，所述干法刻蚀工艺为各向同性的干法刻蚀工艺。

在本实施例中，所述伪栅层205的材料为多晶硅，去除所述伪栅层205的工艺为等离子体干法刻蚀工艺；所述等离子体干法刻蚀工艺的参数包括： 气体包括碳氟气体、hbr和cl2中的一种或多种、以及载气，所述碳氟气体包括cf4、chf3、ch2f2或ch3f，所述载气为惰性气体，例如he，气体流量为50sccm～400sccm，压力为3毫托～8毫托。

在另一实施例中，去除所述伪栅层205的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸和双氧水的混合溶液。

请参考图7，去除第一沟槽211底部的第一栅氧层204(如图6所示)，并暴露出n型核心区210的鳍部201侧壁和顶部表面。

所述第一栅氧层204内部的杂质或缺陷较少、较致密，有利于改善p型鳍式晶体管的偏压不稳定性。然而，所述第一栅氧层204的等效氧化层厚度较大，容易提高鳍式晶体管的阈值电压，依旧容易对作为核心器件的鳍式晶体管的性能造成影响。尤其是对于作为核心器件的n型鳍式晶体管来说，其偏压温度不稳定效应需通过改善高k介质材料的栅介质层的质量得以抑制，因此，即使所述第一栅氧层204作为n型鳍式晶体管的栅氧层，会使得作为核心器件的n型鳍式晶体管的性能变差。

因此，本实施例中，通过去除第一栅氧层204，并在n型核心区210的鳍部201表面形成等效氧化层厚度更小的第二栅氧层，以改善n型核心区210形成的鳍式晶体管的性能。

去除第一沟槽211底部的第一栅氧层204的步骤包括：在所述第一栅氧层204表面形成第一图形化层207，所述第一图形化层207暴露出第一沟槽211底部的第一栅氧层204；以所述第一图形化层207为掩膜，刻蚀所述第一栅氧层204，直至暴露出n型核心区210的鳍部201侧壁和顶部表面为止；去除所述第一图形化层207。

所述第一图形化层207包括光刻胶层，所述光刻胶层采用涂布工艺和光刻工艺形成。在形成所述光刻胶层之前，还能够在所述第二沟槽221(如图6所示)、第三沟槽231(如图6所示)和第四沟槽241(如图6所示)内、以及介质层206表面形成抗反射层，所述抗反射层的表面平坦；在所述抗反射层表面形成所述光刻胶层；所述抗反射层用于抑制光刻工艺中的光线漫反射，以提高光刻胶层的图形精确度。

刻蚀所述第一栅氧层204的工艺为湿法刻蚀工艺或各向同性的干法刻蚀工艺。在本实施例中，所述第一栅氧层204的材料为氧化硅；当采用湿法刻蚀工艺去除所述第一栅氧层204时，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为氢氟酸溶液。当采用各向同性的干法刻蚀工艺去除所述第一栅氧层204时，所述各向同性的干法刻蚀工艺能够为siconi工艺。

在本实施例中，采用siconi工艺刻蚀去除第一沟槽211底部的第一栅氧层204。所述siconi工艺的参数包括：功率10w～100w，频率小于100khz，刻蚀温度为40摄氏度～80摄氏度，压强为0.5托～50托，刻蚀气体包括nh3、nf3、he，其中，nh3的流量为0sccm～500sccm，nf3的流量为20sccm～200sccm，he的流量为400sccm～1200sccm，nf3与nh3的流量比为1:20～5:1。

请参考图8，采用第二氧化工艺在所述n型核心区210暴露出的鳍部201侧壁和顶部表面形成第二栅氧层208，所述第二栅氧层208的等效氧化层厚度小于第一栅氧层204(如图6所示)的等效氧化层厚度。

所述第二栅氧层208用于作为n型核心区210形成的鳍式晶体管的栅氧层。所述第二栅氧层208的材料为氧化硅；所述第二栅氧层208的形成工艺为化学氧化工艺。

采用化学氧化工艺形成的第二栅氧层208，等效氧化层厚度小于第一栅氧层204，因此，所述第二栅氧层208有利于减小n型核心区210形成的鳍式晶体管的阈值电压，从而提高作为核心器件的n型鳍式晶体管的性能。

所述化学氧化工艺的步骤包括：采用通入臭氧的水溶液对所述鳍部201暴露出的侧壁和顶部表面进行氧化，在所述鳍部201的侧壁和顶部表面形成第二栅氧层223。其中，在所述通入臭氧的水溶液中，臭氧在水中的浓度为1％～15％。

所述第二栅氧层208的厚度为5埃～15埃。在本实施例中，所述第二栅氧层208的厚度为10埃。所述第二栅氧层208的厚度不宜过薄，否则所述第二栅氧层208容发生隧穿，使鳍式晶体管的性能变差；所述第二栅氧层208的厚度也不宜过厚，否则容易使等效氧化层厚度增加，使得鳍式晶体管的阈值电压增大，则所形成的鳍式晶体管不宜作为核心器件。

请参考图9，在所述第二栅氧层208表面形成填充满所述第一沟槽211(如图8所示)的第一栅极结构212；在所述第一栅氧层204表面形成填充满所述第二沟槽221(如图8所示)的第二栅极结构222。

在本实施例中，在形成第二栅氧层208之后，形成第一栅极结构212和第二栅极结构222之前，进行第一退火工艺。所述第一退火工艺为尖峰退火或激光退火。所述第一退火工艺用于消除鳍部201内部和表面、以及第二栅氧层208和第三栅氧层203内的缺陷或杂质。

在本实施例中，还包括：在所述第三栅氧层203表面形成填充满第三沟槽231(如图8所示)的第三栅极结构232、以及填充满第四沟槽241(如图8所示)的第四栅极结构242。

所述第一栅极结构212包括第一栅介质层、以及位于第一栅介质层上的第一栅极层，所述第一栅极层填充满所述第一沟槽211；所述第二栅极结构222包括第二栅介质层、以及位于第二栅介质层上的第二栅极层，所述第二栅极层填充满所述第二沟槽221。

所述第三栅极结构232包括第三栅介质层、以及位于第三栅介质层上的第三栅极层，所述第三栅极层填充满所述第三沟槽231；所述第四栅极结构242包括第四栅介质层、以及位于第四栅介质层上的第四栅极层，所述第四栅极层填充满所述第四沟槽241。

所述第一栅极结构212、第二栅极结构222、第三栅极结构232和第四栅极结构242的形成步骤包括：在所述介质层206表面、第一沟槽211、第二沟槽221、第三沟槽231和第四沟槽241的内壁表面形成栅介质膜；在形成栅介质膜之后，形成填充满所述第一沟槽211、第二沟槽221、第三沟槽231和第四沟槽241的栅极膜；平坦化所述栅极膜和栅介质膜直至暴露出所述介质层206表面为止，在第一沟槽211内形成第一栅介质层和第一栅极层，在第二沟槽221内形成第二栅介质层和第二栅极层，在第三沟槽231内形成第三栅介质层和第三栅极层，在第四沟槽241内形成第四栅介质层和第四栅极层。

所述第一栅介质层、第二栅介质层、第三栅介质层和第四栅介质层的材料为高k介质材料(介电系数大于3.9)；所述高k介质材料包括氧化铪、氧 化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。所述栅介质膜的形成工艺为原子层沉积工艺。

所述第一栅极层、第二栅极层、第三栅极层和第四栅极层的材料包括铜、钨、铝或银；所述栅极膜的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、原子层沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺。平坦化所述栅极膜和栅介质膜工艺为化学机械抛光工艺(cmp)。

在一实施例中，在形成所述栅极膜之前，还包括在所述栅介质膜表面形成功函数膜；在所述功函数膜表面形成栅极膜；在平坦化所述栅极膜之后，平坦化所述功函数膜直至暴露出所述介质层206表面为止，形成功函数层。在第一沟槽211和第三沟槽231内形成的功函数层的材料包括n型功函数材料；在第二沟槽221和第四沟槽241内形成的功函数层的材料包括p型功函数材料。

在本实施例中，在形成所述栅介质膜之后，进行第二退火工艺。所述第二退火工艺用于消除第一栅介质层、第二栅介质层、第三栅介质层和第四栅介质层内的缺陷或杂质。而且，所述退火工艺还能够用于激活位于鳍部201内的源区和漏区内的杂质离子。

综上，本实施例中，在去除伪栅层之后，在n型核心区形成暴露出第一栅氧层的第一沟槽，在p型核心区形成暴露出第一栅氧层的第二沟槽。其中，所述第一栅氧层在形成伪栅层之前，采用第一氧化工艺形成于鳍部侧壁和顶部表面。在去除所述伪栅层之后，去除第一沟槽底部的第一栅氧层，并以第二氧化工艺在第一沟槽暴露出的鳍部侧壁和顶部表面再形成第二氧化层。所述第二氧化层位于第一沟槽内，所述第一沟槽位于n型核心区内，则所述第一沟槽用于形成n型核心区的鳍式晶体管。由于所形成的第二氧化层的等效氧化层厚度大于第一栅氧层，因此，在以所述第二栅氧层作为n型核心区的鳍式晶体管内的栅氧层时，能够提高n型核心区所形成的鳍式晶体管的性能，同时，所述第二栅氧层内的缺陷或杂质对n型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应的影响较小。因此，在n型核心区形成的鳍式晶体管的性能改善。同时，采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层作为p型核心区形成的鳍式晶体管的栅氧层，而采用第一氧化工艺形成的第一栅氧层内的缺陷或杂质较 少，能够改善p型核心区的鳍式晶体管的偏压温度不稳定效应，从而改善p型核心区的鳍式晶体管的性能。

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。