鳍式场效应管及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。

背景技术：

随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短mosfet场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加mosfet场效应管的开关速度等好处。

然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(sce：short-channeleffects)更容易发生。

因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面mosfet晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(finfet)。finfet中，栅极至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面mosfet器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且finfet相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。

然而，现有技术形成的鳍式场效应管的性能仍有待提高。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管及其形成方法，改善鳍式场效应管的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底以及位于衬底表面的分立的鳍部，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述鳍部的顶部和侧壁表面形成第一氧化层；去除所述第一区域的第一氧化层，暴露出第一区域的鳍部表面；在所述第一区域的鳍部表面形成第二氧 化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；在所述第一氧化层表面以及第二氧化层表面形成刻蚀阻挡层；在所述刻蚀阻挡上形成隔离层，所述隔离层填充满相邻鳍部之间的区域，其中，所述刻蚀阻挡层的材料与所述隔离层的材料不同；回刻蚀去除部分厚度的隔离层形成隔离结构，所述隔离结构顶部低于鳍部顶部；去除高于所述隔离结构顶部的刻蚀阻挡层，暴露出高于隔离结构顶部的第一区域的第二氧化层表面，且暴露出高于隔离结构顶部的第二区域的第一氧化层表面；在所述暴露出的第一区域的第二氧化层表面形成第一栅极，所述第一栅极横跨第一区域的鳍部；在所述暴露出的第二区域的第一氧化层表面形成第二栅极，所述第二栅极横跨第二区域的鳍部。

可选的，所述第一氧化层的厚度为20埃至50埃；所述第二氧化层的厚度为8埃至20埃。

可选的，所述刻蚀阻挡层的材料为非晶硅、非晶碳或氮化硅。

可选的，所述刻蚀阻挡层的厚度为1纳米至20纳米。

可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述高于隔离结构的刻蚀阻挡层。

可选的，所述刻蚀阻挡层的材料为非晶硅；所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液或氨水溶液。

可选的，所述隔离层的材料为氧化硅。

可选的，采用氧化工艺形成所述第一氧化层；采用氧化工艺形成所述第二氧化层。

可选的，在形成所述第一氧化层之前，还包括步骤，对所述鳍部进行拐角圆滑化处理，在所述鳍部上形成衬垫修复层；接着，去除所述衬垫修复层。

可选的，所述衬垫修复层的材料为氧化硅；所述拐角圆滑化处理采用的工艺为氧化处理。

可选的，所述隔离层的形成工艺包括：采用流动性化学气相沉积工艺形成前驱隔离膜；对所述前驱隔离膜进行退火固化处理，将前驱隔离膜转化为隔离层；对所述隔离层顶部表面进行平坦化处理。

可选的，所述回刻蚀去除部分厚度的隔离层的工艺为，干法刻蚀工艺或 湿法刻蚀工艺中的一种或两种。

可选的，所述去除第一区域的第一氧化层的工艺步骤包括：在所述第二区域的第一氧化层表面形成图形层；以所述图形层为掩膜，刻蚀去除所述第一区域的第一氧化层；去除所述图形层。

可选的，所述第一栅极包括第一高k栅介质层以及位于第一高k栅介质层表面的第一金属栅极；所述第二栅极包括第二高k栅介质层以及位于第二高k栅介质层表面的第二金属栅极。

可选的，采用先栅工艺或后栅工艺形成所述第一栅极。

可选的，采用先栅工艺或后栅工艺形成所述第二栅极。

可选的，所述第一栅极紧挨所述第二栅极。

本发明还提供一种鳍式场效应，包括：衬底以及位于衬底表面分立的鳍部，所述衬底包括第一区域和第二区域；位于所述第二区域的鳍部顶部和侧壁表面的第一氧化层；位于所述第一区域的鳍部顶部和侧壁表面的第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；位于相邻所述鳍部之间的衬底上的隔离结构，所述隔离结构顶部低于所述鳍部顶部；位于所述第一氧化层表面以及第二氧化层表面的刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层的顶部与所述隔离结构顶部齐平，且所述刻蚀阻挡层的材料与所述隔离结构的材料不同；位于所述第二氧化层表面的第一栅极，所述第一栅极横跨第一区域的鳍部；位于所述第一氧化层表面的第二栅极，所述第二栅极横跨第二区域的鳍部。

可选的，所述刻蚀阻挡层的材料为非晶硅、非晶碳或氮化硅。

可选的，所述刻蚀阻挡层的厚度为1纳米至20纳米。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的提高鳍式场效应管性能的技术方案中，在第一区域和第二区域鳍部表面形成第一氧化层后，去除第一区域的第一氧化层；然后在第一区域的鳍部表面形成第二氧化层，第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；接着在第二氧化层上以及第二区域的第一氧化层上形成刻蚀阻挡层；在刻蚀阻挡层上形成隔离层；回刻蚀去除部分厚度的隔离层形成隔离结构，然后去 除刻蚀阻挡层。由于在形成隔离层之前，先在第二区域的鳍部上形成第一氧化层，且隔离层未经历刻蚀去除第一区域的第一氧化层的工艺步骤，因此本发明避免了隔离结构损失问题。

并且，在形成隔离层之前，先在第二区域的鳍部上形成第一氧化层，使得高于衬底表面的第二区域的鳍部宽度尺寸基本一致，避免了形成的隔离结构附近区域鳍部宽度尺寸突变的问题，使得第二区域的栅极结构对鳍部的控制能力强；同样的，在形成隔离层之前，先在第一区域的鳍部上形成第二氧化层，使得高于衬底表面的第一区域的鳍部宽度尺寸基本一致，因此第一区域的栅极结构对鳍部的控制能力强。因此，本发明改善了鳍式场效应管的短沟道效应问题。

本发明还提供一种鳍式场效应管，第一氧化层除位于高于隔离结构的第二区域鳍部表面外，还位于隔离结构内的第二区域鳍部表面，避免了第二区域隔离结构附近区域鳍部宽度尺寸突变的问题；且第二氧化层位于高于隔离结构的第一区域鳍部表面外，还位于隔离结构内的第一区域鳍部表面，避免了第一区域隔离结构附近区域鳍部宽度尺寸突变的问题。因此本发明提供的鳍式场效应的栅极结构对鳍部的控制能力强。

附图说明

图1为鳍式场效应管的剖面结构示意图；

图2至图12为本发明实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术形成的鳍式场效应管的性能有待提高。具体的，现有技术形成的鳍式场效应管的短沟道效应(sce，shortchanneleffect)问题较严重。

在一实施例中，结合参考图1，图1为鳍式场效应管的剖面结构示意图，形成鳍式场效应管的工艺步骤包括：提供衬底10以及位于衬底10表面的分立的鳍部11，所述衬底10包括核心器件区和周边器件区；形成覆盖所述衬底10表面以及鳍部11表面的隔离层，所述隔离层顶部高于鳍部11顶部；对所 述隔离层顶部表面进行平坦化处理；接着，回刻蚀去除部分厚度的隔离层，形成隔离结构12，所述隔离结构12顶部低于鳍部11顶部；对所述高于隔离结构12顶部的鳍部11进行氧化处理，在所述鳍部11表面形成第一氧化层13；刻蚀去除位于核心器件区鳍部11上的第一氧化层13，暴露出核心器件区鳍部11表面；在所述核心器件区鳍部11表面形成第二氧化层14，所述第二氧化层14厚度小于第一氧化层13厚度。

经分析发现，上述形成鳍式场效应管的过程中，所述隔离结构12损失(stiloss)问题严重，特别是在核心器件区鳍部11与隔离结构12交界处，隔离结构12损失的问题更为突出。造成隔离结构12损失的主要原因包括，由于隔离结构12的材料与第一氧化层13的材料性能相同或接近，因此在刻蚀去除核心器件区鳍部11上的第一氧化层13的过程中，会对核心器件区隔离结构12造成一定程度的刻蚀，并且隔离结构12与鳍部11拐角处的隔离结构12被刻蚀去除的速率较快，因此在隔离结构12与鳍部11拐角处的隔离结构12损失最为严重。所述隔离结构12损失是造成短沟道效应问题显著的原因之一。

另外，由于先形成隔离结构12后形成所述第一氧化层13和第二氧化层14，因此，在形成所述第一氧化层13后，隔离结构12附近区域a的鳍部11宽度尺寸发生陡变，具体体现在位于隔离结构12内的鳍部11宽度尺寸比高于隔离结构12的鳍部11宽度尺寸大的多，这将导致有效鳍部的底部宽度尺寸变大，因此栅极结构对沟道区的控制能力变差，这也是造成短沟道效应问题显著的另一个原因。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底以及位于衬底表面的分立的鳍部，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述鳍部的顶部和侧壁表面形成第一氧化层；去除所述第一区域的第一氧化层，暴露出第一区域的鳍部表面；在所述第一区域的鳍部表面形成第二氧化层，所述第二氧化层的厚度小于第一氧化层的厚度；在所述第一氧化层上以及第二氧化层上形成刻蚀阻挡层；在所述刻蚀阻挡上形成隔离层，所述隔离层填充满相邻鳍部之间的区域，其中，所述刻蚀阻挡层的材料与所述隔离层的材料不同；回刻蚀去除部分厚度的隔离层形成隔离结构，所述隔离结构顶部低于鳍部顶部；去除高于所述隔离结构顶部的刻蚀阻挡层，暴露出所述 第二氧化层；在所述第一区域的部分第二氧化层上形成第一栅极，所述第一栅极横跨第一区域的鳍部；在所述第二区域的部分第一氧化层上形成第二栅极，所述第二栅极横跨第二区域的鳍部。

本发明在形成隔离层之前，先在第二区域的鳍部上形成第一氧化层，且隔离层未经历刻蚀去除第一区域的第一氧化层的工艺步骤，因此本发明避免了隔离结构损失问题；并且，在形成隔离层之前，先在第二区域的鳍部上形成第一氧化层，使得高于衬底表面的第二区域的鳍部宽度尺寸基本一致，避免了形成的隔离结构附近区域鳍部宽度尺寸突变的问题，使得第二区域的栅极结构对鳍部的控制能力强；同样的，在形成隔离层之前，先在第一区域的鳍部上形成第二氧化层，使得高于衬底表面的第一区域的鳍部宽度尺寸基本一致，因此第一区域的栅极结构对鳍部的控制能力强。因此，本发明改善了鳍式场效应管的短沟道效应问题。

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2至图12为本发明实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。

参考图2，提供衬底101，所述衬底101表面形成有分立的鳍部102。

所述衬底101包括第一区域i和第二区域ii。所述第一区域i为输入输出器件区或者核心器件区，所述第二区域ii为输入输出器件区或者核心器件区。

本实施例中，所述第一区域i为核心器件区，为后续形成核心器件提供工艺平台；所述第二区域ii为输入输出器件区，为后续形成输入输出器件提供工艺平台，其中，输入输出器件为输入器件或输出器件中的一种或两种。本实施例中，所述第一区域i与第二区域ii相邻，且后续在第一区域i形成的第一栅极紧挨后续在第二区域ii形成的第二栅极。

所述衬底101的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟，所述衬底101还能够为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底；所述鳍部102的材料包括硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。本实施例中，所述衬底101为硅衬底，所述鳍部102的材料为硅。

本实施例中，形成所述衬底101、鳍部102的工艺步骤包括：提供初始衬底；在所述初始衬底表面形成图形化的硬掩膜层103；以所述硬掩膜层103为掩膜刻蚀所述初始衬底，刻蚀后的初始衬底作为衬底101，位于衬底101表面的凸起作为鳍部102。

在一个实施例中，形成所述硬掩膜层103的工艺步骤包括：首先形成初始硬掩膜；在所述初始硬掩膜表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述初始硬掩膜，在初始衬底表面形成硬掩膜层103；去除所述图形化的光刻胶层。在其他实施例中，所述硬掩膜层的形成工艺还能够包括：自对准双重图形化(sadp，self-aligneddoublepatterned)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)工艺。所述双重图形化工艺包括lele(litho-etch-litho-etch)工艺或lle(litho-litho-etch)工艺。

本实施例中，在形成所述鳍部102之后，保留位于鳍部102顶部表面的硬掩膜层103。所述硬掩膜层103的材料为氮化硅，后续在进行平坦化处理工艺时，所述硬掩膜层103顶部表面能够作为平坦化处理工艺的停止位置，起到保护鳍部102顶部的作用。

本实施例中，所述鳍部102的顶部尺寸小于底部尺寸。在其他实施例中，所述鳍部的侧壁还能够与衬底表面相垂直，即鳍部的顶部尺寸等于底部尺寸。

参考图3，对所述鳍部102表面进行拐角圆滑化(cornerrounding)处理，在所述衬底100表面和鳍部102侧壁表面形成修复衬垫层104。

由于鳍部102为通过刻蚀初始衬底后形成，所述鳍部102通常具有凸出的棱角且表面具有缺陷。所述拐角圆滑化采用氧化处理工艺，在氧化处理过程中，由于鳍部102凸出的棱角部分的比表面积更大，更容易被氧化，后续去除所述修复衬垫层104之后，不仅鳍部102表面的缺陷层被去除，且凸出棱角部分也被去除，使鳍部102的表面光滑，晶格质量得到改善，避免鳍部102尖端放电问题。并且，形成的修复衬垫层104还有利于提高后续形成的隔离层与鳍部102之间的界面性能。

所述氧化处理可以采用氧等离子体氧化工艺、或者硫酸和过氧化氢的混 合溶液氧化工艺。所述氧化处理还会对衬底101表面进行氧化，使得形成的修复衬垫层104还位于衬底101表面。

本实施例中，采用issg(原位水汽生成，in-situstreamgeneration)氧化工艺对鳍部102进行氧化处理，形成所述修复衬垫层104，由于鳍部102的材料为硅，相应形成的修复衬垫层104的材料为氧化硅。

参考图4，去除所述修复衬垫层104(参考图3)；去除所述硬掩膜层103(参考图3)。

本实施例中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述修复衬垫层104，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为氢氟酸溶液；采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述硬掩膜层103，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为磷酸溶液。

本实施例中，先去除所述修复衬垫层104后去除所述硬掩膜层103。在其他实施例中，还可以先去除所述硬掩膜层后去除所述修复衬垫层。

参考图5，在所述鳍部102的顶部和侧壁表面形成第一氧化层105。

本实施例中，所述第一氧化层105位于第一区域i和第二区域ii的鳍部102表面，其中，所述位于第二区域ii的第一氧化层105后续作为输入输出器件的栅介质层的一部分。并且，本实施例中，由于衬底101表面暴露在形成所述第一氧化层105的工艺环境中，因此所述第一氧化层105还位于衬底101表面。

所述第一氧化层105的材料为氧化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述第一氧化层105的材料为氧化硅，所述第一氧化层105的厚度为20埃至50埃。

为了提高第二区域ii第一氧化层105与鳍部102之间的界面性能，采用氧化工艺形成所述第一氧化层105。其中，氧化工艺为干氧氧化、湿氧氧化或水汽氧化。

本实施例中，采用原位水汽生成氧化工艺形成所述第一氧化层105，使得形成的第一氧化层105与鳍部102之间接触紧密，所述第一氧化层105与鳍部102之间的界面性能好。

在一个具体实施例中，采用原位水汽生成氧化工艺形成第一氧化层105 的工艺参数包括：反应气体包括o2、h2和h2o，其中，o2流量为0.1slm至20slm，h2流量为0.1slm至20slm，h2o流量为0.1slm至50slm，反应腔室温度为650度至1000度，反应腔室压强为0.1托至760托，反应时长为5秒至10分。

本实施例中，由于高于衬底101表面的第二区域ii的鳍部102均暴露在形成所述第一氧化层105的工艺环境中，因此所述第二区域ii的鳍部102侧壁被氧化的厚度保持一致，使得在形成第一氧化层105之后，第一区域ii的鳍部102与衬底101之间的夹角与在形成所述第一氧化层105之前的夹角相同。

参考图6，去除所述第一区域i的第一氧化层105，暴露出第一区域i鳍部102表面。

本实施例中，去除所述第一区域i的第一氧化层105的工艺步骤包括：在所述第二区域ii的第一氧化层105表面形成图形层106；以所述图形层106为掩膜，刻蚀去除第一区域i的第一氧化层105，暴露出第一区域i的鳍部102以及衬底101；接着，去除所述图形层106。

本实施例中，所述图形层106的材料为光刻胶，采用湿法去胶或灰化工艺去除所述图形层106。

采用干法刻蚀工艺，刻蚀去除第一区域i的第一氧化层105，在一个具体实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括chf3、cf4或o2。

参考图7，在所述第一区域i鳍部102表面形成第二氧化层107，且所述第二氧化层107的厚度小于第一氧化层105的厚度。

本实施例中，所述第二氧化层107除位于第一区域i鳍部102表面外，还位于第一区域i衬底101表面，且还位于第一氧化层105表面。所述第一区域i的第二氧化层107后续作为核心器件的栅介质层的一部分。

所述第二氧化层107的材料为氧化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述第二氧化层107的材料为氧化硅，所述第二氧化层107的厚度为8埃至20埃。

为了提高所述第一区域i的第二氧化层107与鳍部102之间的界面性能， 采用氧化工艺形成所述第二氧化层107。本实施例中，采用原位水汽生成氧化工艺形成所述第二氧化层107。

本实施例中，由于高于衬底101表面的第一区域i的鳍部102均暴露在形成所述第二氧化层107的工艺环境中，因此所述第一区域i的鳍部102侧壁被氧化的厚度保持一致，使得在形成第二氧化层107之后，第一区域i的鳍部102与衬底101之间的夹角与在形成所述第二氧化层107之前的夹角相同。

参考图8，在所述第一氧化层105表面以及第二氧化层107表面形成刻蚀阻挡层108。

本实施例中，所述刻蚀阻挡层108的材料与后续形成的隔离层的材料不同，从而使得在后续刻蚀隔离层形成隔离结构的工艺过程中起到阻挡刻蚀的作用，避免刻蚀工艺对第一氧化层105或第二氧化层107造成刻蚀损伤。

所述刻蚀阻挡层108的材料为后续易于被去除的材料，且后续刻蚀去除所述刻蚀阻挡层108的工艺不会对第一氧化层105和第二氧化层107引入额外的刻蚀损伤。为此，所述刻蚀阻挡层108的材料为非晶硅、非晶碳或氮化硅。本实施例中，所述刻蚀阻挡层108的材料为非晶硅。

采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成所述刻蚀阻挡层108。本实施例中，采用原子层沉积工艺形成所述刻蚀阻挡层108，使得形成的刻蚀阻挡层108具有很好的台阶覆盖(stepcoverage)能力，使得鳍部102侧壁上的刻蚀阻挡层108的厚度均匀性高，提高了鳍部102侧壁上的刻蚀阻挡层108对第一氧化层105或第二氧化层107的保护能力。

若所述刻蚀阻挡层108的厚度过薄，则后续刻蚀隔离层的工艺过程中所述刻蚀阻挡层108对第一氧化层105或第二氧化层107的保护能力过弱；若所述刻蚀阻挡层108的厚度过厚，则后续刻蚀去除刻蚀阻挡层108所需的工艺时间较长，既不利于缩短生产周期，也可能对第一氧化层105或第二氧化层107造成不必要的损伤。

为此，本实施例中，所述刻蚀阻挡层108的厚度为1纳米至20纳米。

参考图9，在所述刻蚀阻挡层108表面形成隔离层109，所述隔离层109填充满相邻鳍部102之间的区域，其中，所述刻蚀阻挡层108的材料与所述 隔离层109的材料不同。

本实施例中，所述隔离层109顶部高于鳍部102顶部。所述隔离层109为后续形成隔离结构提供工艺基础；所述隔离层109的材料为绝缘材料，例如为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述隔离层109的材料为氧化硅。

为了提高形成隔离层109工艺的填孔(gap-filling)能力，采用流动性化学气相沉积(fcvd，flowablecvd)或高纵宽比化学气相沉积工艺(harpcvd)，形成所述隔离层109。在一个具体实施例中，所述隔离层109的形成工艺包括：采用流动性化学气相沉积工艺形成前驱隔离膜；对所述前驱隔离膜进行退火固化处理，将前驱隔离膜转化为隔离层109。还包括步骤，对所述隔离层109顶部表面进行平坦化处理，例如，采用化学机械研磨工艺，对所述隔离层109顶部表面进行平坦化处理。

具体的，流动性化学气相沉积工艺参数为：反应前驱物材料以100sccm至3000sccm的流速进入反应腔室内，o3以20sccm至1000sccm的流速进入反应腔室内，反应腔室压强为0.1t至10t，反应腔室温度为20℃至150℃，还可以向反应腔室内通入ar、he或xe等惰性气体，惰性气体流速为1000sccm至10000sccm。

本实施例中，在形成隔离层109之后，还包括步骤：对所述隔离层109进行退火固化处理，所述退火固化处理在含氧氛围下进行。在固化处理过程中隔离层109内化学键重组，隔离层109内的si-o键、o-si-o键增加，且使隔离层109的致密度得到提高。

参考图10，回刻蚀去除部分厚度的隔离层109(参考图9)形成隔离结构110，所述隔离结构110顶部低于鳍部102顶部。

采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺中的一种或两种，回刻蚀去除部分厚度的隔离层109。

本实施例中，采用湿法刻蚀工艺，刻蚀去除部分厚度的隔离层109。所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为氢氟酸溶液。

参考图11，去除高于所述隔离结构110顶部的刻蚀阻挡层108，暴露出 高于隔离结构110顶部的第一区域i的第二氧化层107表面，且暴露出高于隔离结构110顶部的第二区域ii的第一氧化层105表面。

采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除高于所述隔离结构110顶部的刻蚀阻挡层108，所述湿法刻蚀工艺对所述刻蚀阻挡层108与隔离结构110之间具有较高的刻蚀选择比，因此所述湿法刻蚀工艺对所述隔离结构110的刻蚀速率非常小甚至为零。

本实施例中，所述刻蚀阻挡层108的材料为非晶硅，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液或氨水溶液。

在刻蚀去除所述高于隔离结构110的刻蚀阻挡层108后，所述第二氧化层107和第一氧化层105被暴露出来，以便于后续在第一区域i的第二氧化层107上形成第一栅极，在第二区域ii的第一氧化层105上形成第二栅极。

本实施例中，在形成所述隔离结构110之后，所述隔离结构110经历的刻蚀工艺对其刻蚀速率很小甚至可以忽略不计，从而避免了隔离结构损失的问题，进而改善由于隔离结构损失带来的短沟道效应问题。

此外，本实施例中，在形成隔离层109(参考图9)之前，在第一区域i鳍部102顶部和侧壁表面形成了第二氧化层107，高于衬底101表面的第一区域i鳍部102的侧壁被氧化的程度基本一致，因此隔离结构110内的鳍部102的宽度尺寸与隔离结构110上方的鳍部102的宽度尺寸相差较小，避免了隔离结构110附近区域的鳍部102的宽度尺寸出现陡变的情况，从而进一步改善由于隔离结构110附近区域的鳍部102宽度尺寸陡变而带来的短沟道效应问题。因此，高于衬底101表面的第一区域i鳍部102侧壁表面平缓，且隔离结构110附近区域的鳍部102宽度尺寸相差较小，因此避免了由于隔离结构110与鳍部102交界处的鳍部102宽度尺寸过大而造成的栅极对沟道控制能力变差的问题，改善了核心器件的漏端引入的势垒降低(dibl，draininducedbarrierlowering)效应问题以及短沟道效应问题。

同样的，高于衬底101表面的第二区域ii鳍部102的侧壁被氧化的程度基本一致，因此隔离结构110内的鳍部102的宽度尺寸与隔离结构110上方的鳍部102的宽度尺寸相差较小，同样的避免了隔离结构110附近区域的鳍 部102宽度尺寸陡变的问题，改善了输入输出器件的漏端引入的势垒降低效应问题以及短沟道效应问题。

参考图12，在所述暴露出的第一区域i的第二氧化层107表面形成第一栅极201，所述第一栅极201横跨第一区域i的鳍部102；在所述暴露出的第二区域ii的第一氧化层105上表面成第二栅极202，所述第二栅极202横跨第二区域ii的鳍部102。

所述第一栅极201位于第一区域i的部分第二氧化层107表面，所述第二栅极202位于第二区域ii的部分第一氧化层105表面。

本实施例中，所述第一栅极201紧挨第二栅极202，所述第一栅极201和第二栅极202在同一道工艺中形成。在其他实施例，所述第一栅极和第二栅极还可以为分立相隔的结构。

所述第一栅极201包括第一高k栅介质层以及位于第一高k栅介质层表面的第一金属栅极；所述第二栅极202包括第二高k栅介质层以及位于第二高k栅介质层表面的第二金属栅极。所述第一高k栅介质层的材料为高k栅介质材料，第二高k栅介质层的材料为高k栅介质材料，其中，高k栅介质材料指的是，相对介电常数大于氧化硅相对介电常数的栅介质材料，所述高k栅介质层的材料为hfo2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、zro2或al2o3；第一金属栅极的材料为al、cu、ag、au、pt、ni、ti或w，第二金属栅极的材料为al、cu、ag、au、pt、ni、ti或w。

在一实施例中，形成所述鳍式场效应管的工艺为先栅(gatefirst)工艺。采用先栅工艺形成所述第一栅极201和第二栅极202的工艺步骤包括：在所述第一区域i的第二氧化层107上、以及第二区域ii的第一氧化层105上形成高k栅介质膜；在所述高k栅介质膜上形成金属栅极膜；在所述金属栅极膜表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出第一栅极201的位置以及第二栅极202的位置；以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述金属栅极膜以及高k栅介质膜，形成所述第一栅极201和第二栅极202。在形成所述第一栅极201和第二栅极202之后，在所述第一栅极201两侧的第一区域i鳍部102内形成第一源漏掺杂区；在所述第二栅极202两侧的第二区域ii鳍部102内形成第二源漏 掺杂区。

本实施例中，以形成的鳍式场效应管的工艺为后栅工艺为例。具体的，形成所述第一栅极201和第二栅极202的工艺步骤包括：在所述第一区域i的第二氧化层107上、以及第二区域ii的第一氧化层105上形成伪栅膜；在所述伪栅膜表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出待形成的第一栅极的位置和第二栅极的位置；以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述伪栅膜，在第一区域i形成第一伪栅，在第二区域ii形成第二伪栅；在所述第一伪栅两侧的第一区域i鳍部102内形成第一源漏掺杂区；在所述第二伪栅两侧的第二区域ii鳍部102内形成第二源漏掺杂区；接着，在所述隔离结构110表面形成层间介质层203，所述层间介质层203覆盖第一伪栅侧壁表面以及第二伪栅侧壁表面；刻蚀去除所述第一伪栅和第二伪栅；在所述第一伪栅所在的位置形成第一栅极201；在所述第二伪栅所在的位置形成第二栅极202。

所述第一栅极201对应的栅极结构中，其栅介质层的厚度较薄，满足核心器件对栅介质层的厚度的需求；所述第二栅极202对应的栅极结构中，其栅介质层的厚度较厚，满足输入输出器件对栅介质层的厚度的需求。并且，本实施例中减小了隔离结构损失问题，特别是减小了核心器件的隔离结构损失的问题；此外，隔离结构110附近区域的鳍部102的宽度尺寸相差较小，避免了由于鳍部102的宽度尺寸变宽而导致的栅极控制沟道能力变差，因此本实施例形成的鳍式场效应管的性能得到改善，特别是鳍式场效应管的短沟道效应问题得到改善。

本发明还提供一种采用上述形成方法形成的鳍式场效应管，参考图12，所述鳍式场效应管包括：

衬底101以及位于衬底101表面分立的鳍部102，所述衬底包括第一区域i和第二区域ii；

位于所述第二区域ii的鳍部102顶部和侧壁表面的第一氧化层105；

位于所述第一区域i的鳍部102顶部和侧壁表面的第二氧化层107，所述第二氧化层107的厚度小于第一氧化层105的厚度；

位于相邻所述鳍部102之间的衬底101上的隔离结构110，所述隔离结构 110顶部低于所述鳍部102顶部；

位于所述第一氧化层105表面以及第二氧化层107表面的刻蚀阻挡层108，所述刻蚀阻挡层108的顶部与所述隔离结构110顶部齐平，且所述刻蚀阻挡层108的材料与所述隔离结构110的材料不同；

位于所述第一区域i的第二氧化层107表面的第一栅极201，所述第一栅极201横跨第一区域i的鳍部；

位于所述第二区域ii的第一氧化层105表面的第二栅极202，所述第二栅极202横跨第二区域ii的鳍部102。

所述刻蚀阻挡层108的材料为非晶硅、非晶碳或氮化硅；所述刻蚀阻挡层108的厚度为1纳米至20纳米。

本实施例中，所述鳍式场效应管还包括：位于第一区域i隔离结构110表面以及第二区域ii隔离结构110表面的层间介质层203，所述层间介质层203还覆盖第一栅极201侧壁表面以及第二栅极202侧壁表面。

本实施例中，第一氧化层105除位于高于隔离结构110的第二区域ii鳍部102表面外，还位于隔离结构110内的第二区域ii鳍部102表面，避免了第二区域ii隔离结构110附近区域鳍部102宽度尺寸突变的问题；且第二氧化层107位于高于隔离结构110的第一区域i鳍部102表面外，还位于隔离结构110内的第一区域i鳍部102表面，避免了第一区域i隔离结构110附近区域鳍部102宽度尺寸突变的问题。因此本发明提供的鳍式场效应的栅极结构对鳍部的控制能力强。

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。