鳍式场效应管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。
【背景技术】
[0002]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M0SFET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M0SFET场效应管的开关速度等好处。
[0003]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，栅极电压夹断(Pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE:short_channeleffects)更容易发生。
[0004]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M0SFET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，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面M0SFET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。
[0005]当前需要鳍式场效应管具有不同高度的鳍部，以满足不同器件性能的需求。例如，对于逻辑和存储器的晶体管的要求是不同的，逻辑晶体管要求较高高度的鳍部，存储器晶体管则要求相对较低高度的鳍部。如何在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部，成为当前研究的主要方向之一。
[0006]然而，现有技术在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部时，形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是如何形成具有不同高度鳍部的鳍式场效应管，且避免鳍部的宽度尺寸受到工艺影响。
[0008]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:提供具有第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部具有第一高度，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部侧壁表面晶面为(110);形成覆盖于第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面的掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度的第二鳍部，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；去除所述表面活性剂膜以及掩膜层，第一初始鳍部为具有第一高度的第一鳍部。
[0009]可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，且湿法刻蚀的刻蚀液体中溶解有表面活性剂。
[0010]可选的，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇。
[0011 ] 可选的，所述刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液。
[0012]可选的，所述四甲基氢氧化铵溶液中，四甲基氢氧化铵与去离子水的质量百分比为0.5 %至25 %，溶液温度为5度至90度。
[0013]可选的，所述表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1%至1%。
[0014]可选的，所述湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率大于对晶面(110)的刻蚀速率。
[0015]可选的，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(100)的刻蚀速率为0.1 μ m/min至0.5 μ m/min,所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(110)的刻蚀速率为0至0.05 μ m/min。
[0016]可选的，将所述第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部。
[0017]可选的，采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜。
[0018]可选的,所述掩膜层的材料为光刻胶、氧化娃或氮化石圭。
[0019]可选的，在形成掩膜层之前，还包括步骤:形成覆盖所述第一初始鳍部和第二初始鳍部的表面、以及第一初始鳍部和第二初始鳍部之间的衬底表面的隔离膜，且所述隔离膜顶部高于第一初始鳍部顶部；平坦化所述隔离膜直至与第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的隔离膜形成隔离层，且所述隔离层顶部低于第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部。
[0020]可选的，所述第一高度指第一初始鳍部顶部表面和第二初始鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。
[0021]可选的，所述第二高度指第二鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。
[0022]可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀初始衬底形成表面具有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底。
[0023]可选的，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CF4、Si2F6、HCl、HBr或Cl2中的一种或几种。
[0024]可选的，所述刻蚀气体还包括He、Ar或N2。
[0025]可选的，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部为分立的不同初始鳍部或同一初始鳍部。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]本发明实施例提供表面形成有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底，且第一初始鳍部和第二初始鳍部高度相同，第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，侧壁表面晶面为(110);在第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面形成掩膜层；以掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部形成具有第二高度的第二鳍部，从而形成具有不同高度的鳍部。同时，本发明实施例在刻蚀过程中，第二初始鳍部表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，且晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；所述表面活性剂膜阻挡刻蚀工艺对第二初始鳍部侧壁表面进行刻蚀，使得形成的第二鳍部的宽度尺寸与第二初始鳍部宽度尺寸一致，并且第二鳍部侧壁表面具有良好形貌，从而提高形成的鳍式场效应管的电学性能。
[0028]进一步，若将待刻蚀去除的第二初始鳍部称为上部分第二初始鳍部，剩余的第二初始鳍部称为下部分第二初始鳍部，那么在刻蚀过程中，要求下部分第二初始鳍部侧壁表面完全被表面活性剂所覆盖，以保证形成的第二鳍部侧壁未被刻蚀。为此本发明实施例将第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，保证下部分第二初始鳍部侧壁表面完全被表面活性剂所覆盖，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，进一步提高形成的第二鳍部的侧壁形貌，进一步提高鳍式场效应管的电学性能。
[0029]进一步，若刻蚀液体中表面活性剂含量过少，则表面活性剂难以完全覆盖第二初始鳍部侧壁表面；若刻蚀液体中表面活性剂含量过多，则会刻蚀工艺的刻蚀速率。因此本发明实施例中表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1%至1%，既保证表面活性剂膜对第二初始鳍部侧壁表面的覆盖能力好，又保证刻蚀工艺对第二初始鳍部顶部表面具有较高的刻蚀速率，减少刻蚀工艺对第二鳍部造成的不良影响。
[0030]更进一步，本发明实施例中表面活性剂的材料为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇，所述表面活性剂易溶于去离子水，可采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜，且不会伤及第二鳍部。
【附图说明】
[0031]图1至图2为一实施例鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图；
[0032]图3至图8为本发明另一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图；
[0033]图9至图13为本发明又一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】
[0034]由【背景技术】可知，现有技术在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部时，形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。
[0035]针对鳍式场效应管的形成方法进行研究，为了形成具有不同高度的鳍部，鳍式场效应管的形成过程包括以下步骤:
[0036]请参考图1，提供包括第一区域和第二区域的衬底100，所述第一区域衬底100表面形成有第一初始鳍部101，所述第二区域衬底100表面形成有第二初始鳍部102，所述第一初始鳍部101和第二初始鳍部102具有第一高度以及宽度W1 ;在所述衬底100表面形成隔离层103，且所述隔离层103顶部低于第一初始鳍部101、第二初始鳍部102顶部。
[0037]请参考图2，在所述第一初始鳍部101表面以及第一区域的隔离层103表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部102 (请参考图1)，形成具有第二高度的第二鳍部104。
[0038]所述第二鳍部104具有宽度W2，且W2小于W1，因此形成的第二鳍部104的宽度尺寸与第二初始鳍部