专利名称：鳍式场效应管的结构及形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种鳍式场效应管的结构及形成方法。
背景技术：
随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺,常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括半导体衬底10，所述半导体衬
底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。然而随着工艺节点的进一步减小，现有技术的鳍式场效应晶体管的器件性能存在问题。更多关于鳍式场效应晶体管的结构及形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的
美国专利。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种器件性能好的鳍式场效应管的结构及形成方法。为解决上述问题，本发明提供了一种鳍式场效应管的结构，包括基底；位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部，及位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部，所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间存在空腔。可选地，所述鳍部的材料为Si。可选地，所述第一子鳍部的宽度为l-3nm，所述第二子鳍部的宽度为5_12nm。可选地，所述第一子鳍部的宽度为2-3nm，所述第二子鳍部的宽度为7-lOnm。可选地，所述基底的材料为绝缘体上硅。本发明实施例的发明人还提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的具有第一开口的图案层；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；
以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口，所述第二开口暴露出所述基底表面；在所述第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平；去除所述图案层，形成与所述侧墙相对应的两个第一子鳍部；去除所述硬掩膜层，形成与所述第一子鳍部的表面齐平的绝缘层；形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部；去除所述绝缘层和牺牲层，形成位于所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之 间的空腔。可选地，所述侧墙的宽度为l_3nm。可选地，所述侧墙的宽度为2_3nm。可选地，所述第二开口的宽度为l_5nm。可选地，所述第二开口的宽度为3_4nm。可选地，所述牺牲层的表面与所述图案层的表面齐平。可选地，所述第一子鳍部的形成步骤包括以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层；在刻蚀所述硬掩膜层后，去除所述侧墙；以刻蚀后的硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述硅薄膜形成第一子鳍部。可选地，所述第二子鳍部的形成工艺为选择性外延生长工艺。可选地，所述选择性外延生长工艺的参数范围包括温度为600-800°C，压力为O. 1-0. 3Torr, SiH4 的流量为 100_200sccm，HCl 的流量为 150-250sccm 的，H2 的流量为10-20SLM。可选地，还包括向所述第二子鳍部中注入硅原子；对所述注入硅原子后的第二子鳍部薄膜退火。可选地，所述退火的工艺参数包括温度为550-650°C;气体为N2 ;退火时长17_19小时。可选地，所述第一子鳍部的宽度为l_3nm，所述第二子鳍部的宽度为5_12nm，所述空隙的宽度为2-5nm。可选地，所述第一子鳍部的宽度为2_3nm，所述第二子鳍部的宽度为7_10nm，所述空隙的宽度为3-4nm。可选地，所述去除所述绝缘层和牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺。可选地，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。可选地，所述硬掩膜的形成工艺为热氧化工艺或化学气相沉积工艺。可选地，所述图案层的材料为SiON。可选地，所述图案层的形成工艺为等离子体沉积工艺。可选地，所述侧墙的材料为SiN或多晶硅。可选地，所述牺牲层和所述绝缘层的材料为氧化硅。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例的鳍式场效应管的结构，包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部，及位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部。一方面，所述鳍式场效应管的沟道区的长度与所述第一子鳍部侧壁、第二子鳍部的侧壁和顶部的长度有关，本发明实施例的鳍式场效应管的沟道区的长度增加，避免了短沟道效应，提高了鳍式场效应管的器件的性能；另一方面，所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间存在空腔，所述空腔可以有效减小鳍式场效应管的寄生电容，进一步提高了鳍式场效应管的器件的性能。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，在所述第一开口的侧壁形成侧墙，且所述侧墙可以用于后续作为掩膜形成第二开口，还可以用于后续形成与所述侧墙相对应的第一子鳍部，形成工艺简单；形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部，所述第一子鳍部和第二子鳍部共同构成鳍式场效应管的鳍部，增加了鳍式场效应管的沟道区的长度，避免了短沟道效应，提高了器件的性能；并且由于形成的第一子鳍部、第二子鳍部和基底之间形成空腔，所述空腔有效减小了鳍式场效应管的寄生电容，进一步提高了鳍式场效应管的器件的性能。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，采用选择性外延生长工艺形成第二子鳍部，避免了沉积和刻蚀的工艺，形成工艺简单。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，在采用选择性外延生长工艺形成第二子鳍部之后，对所述第二子鳍部注入硅原子，然后对所述注入硅原子后的第二子鳍部进行退火处理，形成的第二子鳍部的质量更好，提高了鳍式场效应管的器件的性能。
图1是现有技术的鳍式场效应管的立体结构示意图；图2是本发明的实施例的鳍式场效应管的流程结构示意图；图3 图12是本发明的实施例的鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图；图13是图11的俯视结构 示意图；图14是图12的俯视结构示意图。
具体实施例方式正如背景技术所述，随着工艺节点的减小，现有技术的鳍式场效应管的器件的性
能变差。经过研究，本发明实施例的发明人发现，鳍式场效应管的性能至少与以下两个因素有关一是鳍式场效应管的沟道区的长度，现有技术的鳍式场效应管的沟道区的长度变短，易引起短沟道效应，使得鳍式场效应管的器件的性能变差；一是鳍式场效应管的寄生电容增大，使得鳍式场效应管的器件的性能变差。经过进一步研究，本发明实施例的发明人提供了一种鳍式场效应管的结构，包括基底；位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部，及位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部，所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间存在空腔。上述鳍式场效应管的结构的沟道区的长度较现有技术的鳍式场效应管的沟道区长度有所增加，并且所述空腔有效减小了鳍式场效应管的寄生电容，提高了鳍式场效应管的器件的性能。相应的，本发明实施例的发明人还提供了一种鳍式场效应管的形成方法。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图2，本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，包括步骤S201，提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的具有第一开口的图案层，所述第一开口定义出鳍部的形状；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；步骤S203，以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口，所述第二开口暴露出所述基底表面；步骤S205，在所述第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平；步骤S207，去除所述图案层，形成与所述侧墙相对应的两个第一子鳍部；步骤S209，去除所述硬掩膜层，形成与所述第一子鳍部齐平的绝缘层；步骤S211，形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部；步骤S213，去除所述绝缘层和牺牲层，形成位于所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间的空腔。请参考图3 图14，图3 图14示出了本发明实施例的鳍式场效应管的形成过程的剖面结构示意图。请参考图3，提供基底300 ;所述基底300表面形成有硅薄膜301 ;形成位于所述硅薄膜301的表面的硬掩膜层303 ;形成位于所述硬掩膜层303表面的具有第一开口(未标示)的图案层305，所述第一开口定义出鳍部的形状；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙307。所述基底300用于为后续工艺提供工作平台，所述基底300的材料为氧化物(oxide),例如氧化娃。所述硅薄膜301用于后续形成第一子鳍部，所述硅薄膜301的厚度至少等于后续形成的第一子鳍部的厚度。在本发明的实施例中，为使得多栅器件的电路设计更加简单，更易实现集成化，所述基底300与硅薄膜301用于构成绝缘体上硅(SOI)。所述硬掩膜层303用于后续工艺中保护硅薄膜不受损坏，所述硬掩膜层303的材料为氧化硅。所述硬掩膜层303的形成工艺为化学气相沉积工艺(CVD)或者热氧化工艺。所述图案层305具有第一开口，所述第一开口用于在后续形成侧墙307时作为支撑。在本发明的实施例中，所述第一开口暴露出所述硬掩膜层303表面。通常，所述第一开口的宽度为7-10nm。所述图案层305的材料为SiON。所述图案层305的形成工艺为等离子体沉积工艺(plasma)。所述图案层305的形成步骤包括采用等离子体沉积工艺在所述硬掩膜层303表面形成图案薄膜(未标示)，形成覆盖所述图案薄膜的图形化的光刻胶层(未图示)，以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述图案薄膜，形成具有第一开口的图案层305。所述侧墙307可以用于后续作为掩膜形成第二开口，还可以用于后续形成与所述侧墙307相对应的第一子鳍部。由于所述侧墙307位于所述第一开口的两个侧壁，因此，后续可以在同一工艺步骤中形成两个第一子鳍部，形成工艺简单。所述侧墙307的材料不同于图案层305和硬掩膜层的材料。在本发明的实施例中，所述侧墙307的材料为氮化硅(SiN)或多晶硅(poly)。所述侧墙307的形成工艺为沉 积工艺，例如物理或化学气相沉积工艺。所述侧墙307的宽度与后续形成的子鳍部的宽度有关。通常，所述侧墙307的宽度为l-3nm，并且，当所述侧墙307的宽度为2-3nm时，后续形成的鳍式场效应管的驱动电流大，器件的性能好。需要说明的是，在本发明的实施例中，在形成侧墙307时还同时形成了覆盖所述图案层305的表面和第一开口底部的侧墙薄膜(未标不)。请参考图4，以所述侧墙307为掩膜依次刻蚀所述第一开口底部的侧墙薄膜、硬掩膜层303和硅薄膜301，形成第二开口 309，所述第二开口 309暴露出所述基底300表面。刻蚀所述第一开口底部的侧墙薄膜、硬掩膜层303和硅薄膜301的工艺为干法刻蚀工艺。由于所述干法刻蚀工艺已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。所述第二开口 309用于后续填充牺牲层，且所述第二开口 309定义出后续形成的空腔的宽度。所述第二开口 309的宽度与第一开口的宽度和侧墙307的宽度相关，通常，所述第二开口 309的宽度为l_5nm。在本发明的实施例中，所述第二开口 309的宽度为3_4nm。请参考图5，在所述第二开口内形成牺牲层311，所述牺牲层311的表面与所述图案层305的表面齐平。所述牺牲层311用于后续作为形成第二子鳍部时的支撑。所述牺牲层311的材料为绝缘材料，例如氧化硅。在本发明的实施例中，所述牺牲层311不仅用于后续作为形成第二子鳍部时的支撑，而且，所述牺牲层311还用于后续去除图案层305后保护所述侧墙309，避免所述侧墙309横向移动或断裂，影响后续工艺进行。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述牺牲层311的表面与所述硅薄膜301的表面齐平或者高于所述硅薄膜301的表面均可，只要所述牺牲层311在后续能够作为形成第二子鳍部时的支撑即可。请参考图6，去除所述图案层和部分厚度的牺牲层311，使得所述牺牲层311的表面与所述硬掩膜层303的表面齐平。所述去除所述图案层和部分厚度的牺牲层311的工艺为干法刻蚀。由于所述干法刻蚀工艺已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。在去除部分厚度的牺牲层311后，所述牺牲层311用于保护后续工艺中刻蚀后的硬掩膜层不会横向移动或断裂。请参考图7，以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层303 ;在刻蚀所述硬掩膜层303后，去除所述侧墙；以刻蚀后的硬掩膜层303为掩膜，刻蚀所述硅薄膜形成第一子鳍部313。刻蚀所述硬掩膜层303、去除所述侧墙、及刻蚀所述硅薄膜的工艺均为干法刻蚀工艺。由于所述干法刻蚀工艺已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。所述刻蚀后的硬掩膜层303的宽度与所述侧墙的宽度相同。所述硬掩膜层303的宽度为l_3nm。在本发明的实施例中，所述硬掩膜层303的宽度为2_3nm。所述第一子鳍部313是以刻蚀后的硬掩膜层303为掩膜形成的，因此，所述第一子鳍部313的宽度与所述刻蚀后的硬掩膜层303的宽度相同。所述第一子鳍部313的宽度为 l-3nm。在本发明的实施例中，所述第一子鳍部313的宽度为2_3nm。本发明的实施例中，在刻蚀硬掩膜层303后，先去除侧墙，然后以刻蚀后的硬掩膜层303为掩膜刻蚀所述硅薄膜，可以有效防止侧墙在后续工艺中横向移动或断裂，影响第一子鳍部313的形成。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以在形成第一子鳍部313后再去除所述侧墙。请参考图8，去除刻蚀后的硬掩膜层和部分厚度的牺牲层311，所述牺牲层311的表面与所述第一子鳍部313的表面齐平。所述去除刻蚀后的硬掩膜层和部分厚度的牺牲层311的工艺为刻蚀工艺或者化学机械抛光工艺。在本发明的实施例中，采用刻蚀工艺去除刻蚀后的硬掩膜层和部分厚度的牺牲层311。请参考图9，形成与所述第一子鳍部313和牺牲层311的表面齐平的绝缘层315。所述绝缘层315用于后续作为形成第二子鳍部的支撑。所述绝缘层315的形成工艺为沉积工艺，例如物理或化学气相沉积工艺。由于所述绝缘层315和牺牲层311在后续均会被去除，为了节省工艺时间和工艺步骤，所述绝缘层315的材料与所述牺牲层311的材料相同，后续可以在同一工艺步骤中去除。本发明的实施例中，所述绝缘层315的材料为氧化硅。请参考图10，形成位于所述第一子鳍部313的顶部、且连接两个所述第一子鳍部313的第二子鳍部317。所述第二子鳍部317用于后续和两个第一子鳍部313共同构成鳍式场效应管的鳍部，所述鳍式场效应管的沟道区的长度与所述第一子鳍部313侧壁、第二子鳍部317的侧壁和顶部的长度有关，本发明实施例的鳍式场效应管的沟道区的长度增加，避免了短沟道效应，提高了鳍式场效应管的器件的性能。通常，所述第二子鳍部317的宽度为5_12nm。在本发明的实施例中，所述第二子鳍部317的宽度为7-10nm。所述第二子鳍部317的形成工艺为沉积工艺或选择性外延生长工艺。在本发明的实施例中，所述第二子鳍部317的形成工艺为选择性外延生长工艺。本发明实施例的第二子鳍部317的形成工艺简单，避免了沉积工艺后的刻蚀等步骤。本发明实施例中，所述第二子鳍部317的材料为Si。所述选择性外延生长工艺的参数范围包括温度为600-800°C，压力为O. 1-0. 3Torr，SiHJ^流量为100-200sccm，HCl的流量为150-250sccm的，H2的流量为10-20SLM。需要说明的是，采用选择性外延生长工艺形成第二子鳍部317时，硅原子首先聚集在两个第一子鳍部313的顶部，形成第一硅原子团和第二硅原子团，当两个硅原子团聚集到一定厚度时，还会朝两个硅原子团之间的区域聚集，直至两个硅原子团相接触形成第二子鳍部317，在所述第一硅原子团和第二硅原子团相接触处存在一个界面(boundary) 308,例如缝隙等。所述界面308的存在会影响到第二子鳍部317的质量,后续会影响鳍式场效应管的性能。请结合参考图11和图13，图13为图11的俯视结构示意图，为了便于理解，图13中未图示第二子鳍部317。向所述第二子鳍部317中注入硅原子(未图示)，对所述注入硅原子后的第二子鳍部317退火。 向所述第二子鳍部317中注入硅原子，目的在于消除界面308。在本发明实施例中，所述界面308处为缝隙，注入硅原子有助于消除缝隙。本发明实施例的发明人发现，在注入硅原子后，对所述注入硅原子后的第二子鳍部317进行退火处理，可以使得注入的硅原子均匀的分到第二子鳍部317中，有助于进一步消除界面308。所述退火的工艺参数包括温度为550-650°C ;气体为N2 ;退火时长17-19小时。在本发明的实施例中，所述退火的温度为600°C，气体为N2，退火时长18小时。请结合参考图12和图14，图14为图12的俯视结构示意图，为了便于理解，图14中未图示第二子鳍部317。去除所述绝缘层和牺牲层，形成位于所述基底300、第二子鳍部317和两个第一子鳍部313之间的空腔319。所述去除所述绝缘层和牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺。由于所述绝缘层和牺牲层的材料相同，采用相同的化学试剂，可以在同一工艺步骤中去除。去除所述绝缘层和牺牲层后，所述基底300、第二子鳍部317和两个第一子鳍部313之间形成了一个空腔319。所述空腔有效减小了鳍式场效应管的寄生电容，进一步提高了鳍式场效应管的器件的性能。通常，所述空隙的宽度为2_5nm时，鳍式场效应管的寄生电容有效减小。在本发明的实施例中，所述空隙的宽度为3-4nm，形成的鳍式场效应管的寄生电容小，鳍式场效应管的器件的性能好。上述步骤完成之后，本发明实施例的鳍式场效应管制作完成。请继续参考图12，本发明实施例的鳍式场效应管包括基底300 ；位于所述基底300表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部313，及位于所述第一子鳍部313顶部、且连接两个所述第一子鳍部313的第二子鳍部317，所述基底300、第二子鳍部317和两个第一子鳍部313之间存在空腔319。其中，所述基底300的材料为氧化物，例如氧化硅；所述鳍部的材料为Si，所述第一子鳍部313的宽度为l_3nm，所述第二子鳍部317的宽度为5_12nm。在本发明的实施例中，所述第一子鳍部313的宽度为2_3nm ;所述第二子鳍部317的宽度为7-10nm。综上，本发明实施例的鳍式场效应管的结构，包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部，及位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部。一方面，所述鳍式场效应管的沟道区的长度与所述第一子鳍部侧壁、第二子鳍部的侧壁和顶部的长度有关，本发明实施例的鳍式场效应管的沟道区的长度增加，避免了短沟道效应，提高了鳍式场效应管的器件的性能；另一方面，所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间存在空腔，所述空腔可以有效减小鳍式场效应管的寄生电容，进一步提高了鳍式场效应管的器件的性能。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，在所述第一开口的侧壁形成侧墙，所述侧墙且可以用于后续作为掩膜形成第二开口，还可以用于后续形成与所述侧墙相对应的第一子鳍部，形成工艺简单；形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部，所述第一子鳍部和第二子鳍部共同构成鳍式场效应管的鳍部，增加了鳍式场效应管的沟道区的长度，避免了短沟道效应，提高了器件的性能；并且由于形成的第一子鳍部、第二子鳍部和基底之间形成空腔，所述空腔有效减小了鳍式场效应管的寄生电容，进一步提高了鳍式场效应管的器件的性能。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，采用选择性外延生长工艺形成第二子鳍部，避免了沉积和刻蚀的工艺，形成工艺简单。本发明实施例的鳍式场效应管的形成方法，在采用选择性外延生长工艺形成第二子鳍部之后，对所述第二子鳍部注入硅原子，然后对所述注入硅原子后的第二子鳍部进行退火处理，形成的第二子鳍部的质量更好，提高了鳍式场效应管的器件的性能。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此 ，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种鳍式场效应管的结构，其特征在于，包括 基底； 位于所述基底表面鳍部，所述鳍部包括两个位于所述基底表面、且相互分立的第一子鳍部，及位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部，所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间存在空腔。
2.如权利要求1所述的鳍式场效应管的结构，其特征在于，所述鳍部的材料为Si。
3.如权利要求1所述的鳍式场效应管的结构，其特征在于，所述第一子鳍部的宽度为1-3nm,所述第二子鳍部的宽度为5-12nm。
4.如权利要求1所述的鳍式场效应管的结构，其特征在于，所述第一子鳍部的宽度为2-3nm，所述第二子鳍部的宽度为7-lOnm。
5.如权利要求1所述的鳍式场效应管的结构，其特征在于，所述基底的材料为绝缘体上硅。
6.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括 提供基底；形成位于所述基底表面的硅薄膜；形成位于所述硅薄膜的表面的硬掩膜层；形成位于所述硬掩膜层表面的具有第一开口的图案层；形成覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙； 以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口，所述第二开口暴露出所述基底表面； 在所述第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平； 去除所述图案层，形成与所述侧墙相对应的两个第一子鳍部； 去除所述硬掩膜层，形成与所述第一子鳍部齐平的绝缘层； 形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部； 去除所述绝缘层和牺牲层，形成位于所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间的空腔。
7.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述侧墙的宽度为1-3nm。
8.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述侧墙的宽度为2-3nm。
9.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第二开口的宽度为 l_5nm0
10.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第二开口的宽度为 3_4nm。
11.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的表面与所述图案层的表面齐平。
12.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一子鳍部的形成步骤包括以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层；在刻蚀所述硬掩膜层后，去除所述侧墙；以刻蚀后的硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述硅薄膜形成第一子鳍部。
13.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第二子鳍部的形成工艺为选择性外延生长工艺。
14.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述选择性外延生长工艺的参数范围包括温度为600-800°C，压力为O. 1-0. 3Torr, SiH4的流量为100-200sccm, HCl 的流量为 150_250sccm 的，H2 的流量为 10-20SLM。
15.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，还包括对所述第二子鳍部薄膜中注入硅原子；对所述注入硅原子后的第二子鳍部薄膜退火。
16.如权利要求15所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述退火的工艺参数包括温度为550-650°C ;气体为N2 ;退火时长17-19小时。
17.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一子鳍部的宽度为l_3nm，所述第二子鳍部的宽度为5-12nm，所述空隙的宽度为2_5nm。
18.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一子鳍部的宽度为2-3nm，所述第二子鳍部的宽度为7_10nm，所述空隙的宽度为3_4nm。
19.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述去除所述绝缘层和牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺。
20.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。
21.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜的形成工艺为热氧化工艺或化学气相沉积工艺。
22.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述图案层的材料为SiON。
23.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述图案层的形成工艺为等离子体沉积工艺。
24.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述侧墙的材料为SiN或多晶硅。
25.如权利要求6所述的鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层和所述绝缘层的材料为氧化硅。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种鳍式场效应管的形成方法，包括依次在基底表面形成硅薄膜、硬掩膜层、具有第一开口的图案层和覆盖所述第一开口的侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和硅薄膜，形成第二开口，所述第二开口暴露出所述基底表面；在所述第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层的表面至少与所述硅薄膜的表面齐平；去除所述图案层，形成与所述侧墙相对应的两个第一子鳍部；去除所述硬掩膜层，形成与所述第一子鳍部齐平的绝缘层；形成位于所述第一子鳍部顶部、且连接两个所述第一子鳍部的第二子鳍部；去除所述绝缘层和牺牲层，形成位于所述基底、第二子鳍部和两个第一子鳍部之间的空腔。本发明实施例的鳍式场效应管的器件性能好。
文档编号H01L21/336GK103000688SQ201110276568
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者三重野文健 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司