本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式晶體管的形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，平面晶體管的柵極尺寸也越來越短，傳統(tǒng)的平面晶體管對(duì)溝道電流的控制能力變?nèi)酰a(chǎn)生短溝道效應(yīng)，產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種常見的多柵器件。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部和介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋部分所述鰭部的側(cè)壁，且介質(zhì)層表面低于鰭部頂部；位于介質(zhì)層表面、以及鰭部的頂部和側(cè)壁表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。

然而，隨著半導(dǎo)體器件的密度提高、尺寸縮小，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造工藝難度提高，而所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能變差、可靠性下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種鰭式晶體管的形成方法，所形成的鰭式晶體管的漏電流得到控制，驅(qū)動(dòng)電流提高，功耗減小，穩(wěn)定性改善。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式晶體管的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括核心區(qū)和外圍區(qū)，所述核心區(qū)和外圍區(qū)的襯底表面分別具有鰭部；在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋所述鰭部的部分側(cè)壁，且所述隔離層表面低于所述鰭部的頂部表面；在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層以及位于所述第一柵氧層表面的保護(hù)層，所述保護(hù)層的介電系數(shù)大于所述第一柵氧層的介電系數(shù)；在所述隔離層、鰭部和保護(hù)層 表面形成分別橫跨所述核心區(qū)和外圍區(qū)鰭部的偽柵層，所述偽柵層覆蓋在部分所述鰭部的側(cè)壁和頂部上；在所述隔離層和鰭部表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述偽柵層的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵層頂部；去除所述偽柵層，在所述外圍區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)形成第一溝槽，在所述核心區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)形成第二溝槽；在所述第二溝槽底部暴露出的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第二柵氧層；在所述保護(hù)層表面形成填充滿所述第一溝槽的第一柵極結(jié)構(gòu)；在所述第二柵氧層表面形成填充滿所述第二溝槽的第二柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第一柵氧層和保護(hù)層的形成步驟包括：在所述暴露出的鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧膜；在所述第一柵氧膜和隔離層表面形成保護(hù)膜；在外圍區(qū)的保護(hù)膜表面形成第一圖形化層；以所述第一圖形化層為掩膜，刻蝕所述核心區(qū)的保護(hù)膜和第一柵氧膜，暴露出核心區(qū)鰭部的側(cè)壁和頂部表面，形成第一柵氧層和保護(hù)層；在刻蝕核心區(qū)的保護(hù)膜和第一柵氧膜之后，去除所述第一圖形化層。

可選的，所述保護(hù)膜的形成工藝為原子層沉積工藝。

可選的，還包括：在形成偽柵層之前，在所述隔離層、鰭部和保護(hù)層表面形成偽柵介質(zhì)層；在去除所述偽柵層之后，去除第一溝槽和第二溝槽底部的偽柵介質(zhì)層。

可選的，所述偽柵介質(zhì)層的形成工藝為原子層沉積工藝。

可選的，所述保護(hù)層的材料包括高k介質(zhì)材料。

可選的，所述保護(hù)層的材料包括：al2o3、zro2，hfo2；摻氮的al2o3、zro2或hfo2；或者，摻鋁、釔、鉿或氮的氧化硅。

可選的，所述保護(hù)層的介電系數(shù)為6～20。

可選的，所述保護(hù)層的厚度為5?！?5埃。

可選的，所述第一柵氧層的形成工藝為原位蒸汽生成工藝。

可選的，所述第一柵氧層的厚度為10?！?5埃。

可選的，所述第二柵氧層的形成工藝為熱氧化工藝或濕法氧化工藝。

可選的，去除所述偽柵層的工藝為濕法刻蝕工藝和干法刻蝕工藝中的一 種或兩種組合。

可選的，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括第一柵介質(zhì)層、以及位于第一柵介質(zhì)層上的第一柵極層，所述第一柵極層填充滿所述第一溝槽；所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括第二柵介質(zhì)層、以及位于第二柵介質(zhì)層上的第二柵極層，所述第二柵極層填充滿所述第二溝槽。

可選的，所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟包括：在所述介質(zhì)層表面、第一溝槽的內(nèi)壁表面和第二溝槽的內(nèi)壁表面形成柵介質(zhì)膜；在形成柵介質(zhì)膜之后，形成填充滿所述第一溝槽和第二溝槽的柵極膜；平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜直至暴露出所述介質(zhì)層表面為止，在第一溝槽內(nèi)形成第一柵介質(zhì)層和第一柵極層，在第二溝槽內(nèi)形成第二柵介質(zhì)層和第二柵極層。

可選的，所述鰭部的頂部表面還具有掩膜層。

可選的，所述襯底和鰭部的形成步驟包括：提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底的部分表面形成掩膜層，所述掩膜層覆蓋需要形成鰭部的對(duì)應(yīng)位置和形狀；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體基底，形成所述襯底和鰭部。

可選的，所述隔離層的形成步驟包括：在所述襯底和鰭部表面形成隔離膜；平坦化所述隔離膜；在平坦化所述隔離膜之后，回刻蝕所述隔離膜直至暴露出部分鰭部側(cè)壁為止。

可選的，在回刻蝕所述隔離膜的同時(shí)或之后，去除所述掩膜層。

可選的，在形成所述隔離層之前，在所述襯底和鰭部表面形成襯墊氧化層；在形成所述隔離層之后，去除暴露出的襯墊氧化層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的形成方法中，在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層，并且在所述第一柵氧層表面形成保護(hù)層，而所述偽柵層形成于所述保護(hù)層表面。當(dāng)后續(xù)形成介質(zhì)層并去除所述偽柵層時(shí)，所述保護(hù)層能夠用于保護(hù)第一柵氧層免受損傷，避免所述第一柵氧層產(chǎn)生經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)，從而提高所形成的鰭式晶體管對(duì)于短溝道效應(yīng)的抑制能力，提高驅(qū)動(dòng)電流，降低晶體管的功耗，抑制偏壓溫度不穩(wěn)定效應(yīng)的影響。而且，由于所述保護(hù)層的介電系數(shù)大 于第一柵氧層的介電系數(shù)，從而能夠在避免增大鰭式晶體管閾值電壓的情況下，減少后續(xù)形成的第一柵極結(jié)構(gòu)與鰭部之間的載流子隧穿現(xiàn)象。因此，所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能改善、可靠性提高。

附圖說明

圖1至圖4是一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5至圖15是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)所述，隨著半導(dǎo)體器件的密度提高、尺寸縮小，所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能變差、可靠性下降。

為了進(jìn)一步縮小器件尺寸、提高器件密度，在鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基礎(chǔ)上，引入了高k金屬柵晶體管，即以高k介質(zhì)材料作為柵介質(zhì)層，以金屬材料作為柵極。而且，為了改善高k介質(zhì)材料的柵介質(zhì)層與鰭部之間的結(jié)合狀態(tài)，在所述高k介質(zhì)材料的柵介質(zhì)層與鰭部之間還需要形成柵氧層進(jìn)行粘合。所述高k金屬柵晶體管采用后柵(gatelast)工藝形成，其中一種后柵工藝中是在去除多晶硅的偽柵層并形成柵極溝槽之后，再于柵極溝槽的內(nèi)壁表面形成高k介質(zhì)材料的柵介質(zhì)層。

然而，對(duì)于外圍區(qū)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管來說，由于柵氧層在形成偽柵層之前形成，則去除所述偽柵層的工藝會(huì)損傷所述柵氧層。隨著鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的尺寸愈小，所述柵氧層的損傷對(duì)器件性能的影響更明顯。以下將結(jié)合附圖進(jìn)行說明。

圖1至圖4是一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參考圖1，提供襯底100，所述襯底100包括核心區(qū)110和外圍區(qū)120，所述核心區(qū)110和外圍區(qū)120的襯底100表面分別具有鰭部101，所述襯底100表面形成隔離層102，所述隔離層102覆蓋所述鰭部101的部分側(cè)壁表面，且所述隔離層102表面低于所述鰭部101的頂部表面。

請(qǐng)參考圖2，在所述暴露出的鰭部101的側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層 103；在所述第一柵氧層103表面形成分別橫跨所述核心區(qū)110和外圍區(qū)120鰭部101的偽柵層104，所述偽柵層104覆蓋所述鰭部101的部分側(cè)壁和頂部。

請(qǐng)參考圖3，在所述第一柵氧層103表面形成介質(zhì)層105，所述介質(zhì)層105覆蓋所述偽柵層104的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層105暴露出所述偽柵層104頂部。

請(qǐng)參考圖4，去除所述偽柵層104，在所述外圍區(qū)120的介質(zhì)層105內(nèi)形成第一溝槽121，在所述核心區(qū)110的介質(zhì)層105內(nèi)形成第二溝槽111。

其中，所述第一柵氧層103的形成工藝為原子層沉積工藝，材料為氧化硅。所述第一柵氧層103用于在去除偽柵層104時(shí)，保護(hù)核心區(qū)110和外圍區(qū)120的鰭部101側(cè)壁和頂部表面。由于采用原子層沉積工藝形成的氧化硅密度較低，內(nèi)部容易形成缺陷，因此，所述第一柵氧層103不適于作為核心區(qū)110鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵氧層，則后續(xù)需要去除核心區(qū)110的第一柵氧層103。

其次，由于外圍區(qū)120的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)柵氧層的密度及內(nèi)部缺陷數(shù)量要求較低，因此能夠保留外圍區(qū)120的第一氧化層103，作為外圍區(qū)120形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管內(nèi)的柵氧層。在去除所述偽柵層104之后，后續(xù)需要去除核心區(qū)110的第一柵氧層103，并以熱氧化工藝在核心區(qū)110暴露出的鰭部101和底部表面形成第二柵氧層。

然而，所述第一柵氧層103雖然能夠在去除偽柵層104時(shí)，保護(hù)核心區(qū)110和外圍區(qū)120的鰭部101側(cè)壁和頂部表面，但所述去除偽柵層104的刻蝕工藝也容易對(duì)所述第一柵氧層103造成損傷，所述受損的第一柵氧層103不僅容易引起經(jīng)時(shí)擊穿(timedependentdielectricbreakdown，簡(jiǎn)稱tddb)，引起短溝道效應(yīng)、減小驅(qū)動(dòng)電流、提高功耗，還容易引起偏壓溫度不穩(wěn)定效應(yīng)(biastemperatureinstability，簡(jiǎn)稱bti)，所形成的晶體管性能變差。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式晶體管的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括核心區(qū)和外圍區(qū)，所述核心區(qū)和外圍區(qū)的襯底表面分別具有鰭部；在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋所述鰭部的部分側(cè)壁，且所述隔離層表面低于所述鰭部的頂部表面；在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層以及位于所述第一柵氧層表面的保護(hù)層，所述保護(hù) 層的介電系數(shù)大于所述第一柵氧層的介電系數(shù)；在所述隔離層、鰭部和保護(hù)層表面形成分別橫跨所述核心區(qū)和外圍區(qū)鰭部的偽柵層，所述偽柵層覆蓋在部分所述鰭部的側(cè)壁和頂部上；在所述隔離層和鰭部表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述偽柵層的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵層頂部；去除所述偽柵層，在所述外圍區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)形成第一溝槽，在所述核心區(qū)的介質(zhì)層內(nèi)形成第二溝槽；在所述第二溝槽底部暴露出的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第二柵氧層；在所述保護(hù)層表面形成填充滿所述第一溝槽的第一柵極結(jié)構(gòu)；在所述第二柵氧層表面形成填充滿所述第二溝槽的第二柵極結(jié)構(gòu)。

其中，在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層，并且在所述第一柵氧層表面形成保護(hù)層，而所述偽柵層形成于所述保護(hù)層表面。當(dāng)后續(xù)形成介質(zhì)層并去除所述偽柵層時(shí)，所述保護(hù)層能夠用于保護(hù)第一柵氧層免受損傷，避免所述第一柵氧層產(chǎn)生經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)，從而提高所形成的鰭式晶體管對(duì)于短溝道效應(yīng)的抑制能力，提高驅(qū)動(dòng)電流，降低晶體管的功耗，抑制偏壓溫度不穩(wěn)定效應(yīng)的影響。而且，由于所述保護(hù)層的介電系數(shù)大于第一柵氧層的介電系數(shù)，從而能夠在避免增大鰭式晶體管閾值電壓的情況下，減少后續(xù)形成的第一柵極結(jié)構(gòu)與鰭部之間的載流子隧穿現(xiàn)象。因此，所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能改善、可靠性提高。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

圖5至圖15是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參考圖5，提供襯底200，所述襯底200包括核心區(qū)220和外圍區(qū)210，所述核心區(qū)220和外圍區(qū)210的襯底200表面分別具有鰭部201。

所述核心區(qū)220用于形成核心器件，所述外圍區(qū)210用于形成外圍器件，例如輸入輸出(i/o)器件。所述核心區(qū)220的核心器件密度大于外圍區(qū)210的外圍器件密度，且所述核心器件的特征尺寸(criticaldimention，簡(jiǎn)稱cd)小于所述外圍器件的特征尺寸。所述核心器件的工作電流或工作電壓小于所述外圍器件的工作電流或工作電壓。在本實(shí)施例中，所述核心區(qū)220和外圍 區(qū)210的襯底200表面分別具有鰭部201，用于分別在核心區(qū)220和外圍區(qū)210形成鰭式晶體管。

在本實(shí)施例中，所述鰭部201的頂部表面還具有掩膜層202。所述掩膜層202作為刻蝕形成所述鰭部201的掩膜，而且所述掩膜層202還能夠在后續(xù)工藝過程中，用于保護(hù)鰭部201的頂部表面。

在本實(shí)施例中，所述襯底200和鰭部201的形成步驟包括：提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底的部分表面形成掩膜層202，所述掩膜層202覆蓋需要形成鰭部200的對(duì)應(yīng)位置和形狀；以所述掩膜層202為掩膜，刻蝕所述半導(dǎo)體基底，形成所述襯底200和鰭部201。

所述半導(dǎo)體基底為硅襯底、鍺襯底和硅鍺襯底。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底為單晶硅襯底，即所述鰭部201和襯底200的材料為單晶硅。

所述掩膜層202的形成步驟包括：在所述半導(dǎo)體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圖形化層；以第二圖形化層為掩膜刻蝕所述掩膜材料膜直至暴露出半導(dǎo)體基底表面為止，形成所述掩膜層202。

在一實(shí)施例中，所述第二圖形化層為圖形化的光刻膠層，所述第二圖形化層采用涂布工藝和光刻工藝形成。在另一實(shí)施例中，為了縮小所述鰭部201的特征尺寸、以及相鄰鰭部201之間的距離，所述第二圖形化層采用多重圖形化掩膜工藝形成。所述多重圖形化掩膜工藝包括：自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化(self-aligneddoublepatterned，sadp)工藝、自對(duì)準(zhǔn)三重圖形化(self-alignedtriplepatterned)工藝、或自對(duì)準(zhǔn)四重圖形化(self-aligneddoubledoublepatterned，saddp)工藝。

刻蝕所述半導(dǎo)體基底的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于襯底200的表面垂直或傾斜，且當(dāng)所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面傾斜時(shí)，所述鰭部201的底部尺寸大于頂部尺寸。在本實(shí)施例中，所述鰭部201的側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面傾斜。

所述外圍區(qū)210的襯底200和鰭部201內(nèi)還具有第一阱區(qū)，所述核心區(qū)220的襯底200和鰭部201內(nèi)還具有第二阱區(qū)。所述第一阱區(qū)和第二阱區(qū)采用離子注入工藝形成；所述第一阱區(qū)和第二阱區(qū)能夠在刻蝕半導(dǎo)體基底以形成 鰭部201之前形成；或者，所述第一阱區(qū)和第二阱區(qū)能夠在形成鰭部201之后形成。

在另一實(shí)施例中，所述鰭部通過刻蝕形成于襯底表面的半導(dǎo)體層形成；所述半導(dǎo)體層采用選擇性外延沉積工藝形成于所述襯底表面。所述襯底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或iii-v族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等。所述半導(dǎo)體層的材料為硅、鍺、碳化硅或硅鍺。

在本實(shí)施例中，在后續(xù)形成所述隔離層之前，還包括在所述襯底200和鰭部201表面形成襯墊氧化層203。所述襯墊氧化層203的形成工藝為原位蒸汽生成(in-situsteamgeneration，簡(jiǎn)稱issg)工藝。所述原位蒸汽生成工藝的參數(shù)包括：溫度為700℃～1200℃，氣體包括氫氣和氧氣，氧氣流量為1slm～50slm，氫氣流量為1slm～10slm，時(shí)間為20秒鐘～10分鐘。所述原位蒸汽生成工藝形成的襯墊氧化層203具有良好的階梯覆蓋能力，能夠使所形成的襯墊氧化層203緊密地覆蓋于鰭部201的側(cè)壁表面，而且所形成的襯墊氧化層203的厚度均勻。

通過形成所述襯墊氧化層203，能夠修復(fù)所述襯底200和鰭部201表面在前序刻蝕工藝及離子注入工藝過程中受到的損傷。而且，所述襯墊氧化層203還能夠在后續(xù)制程中保護(hù)鰭部201和襯底200的表面。

請(qǐng)參考圖6，在所述襯底200表面形成隔離層204，所述隔離層204覆蓋所述鰭部201的部分側(cè)壁，且所述隔離層204表面低于所述鰭部201的頂部表面。

所述隔離層204的形成步驟包括：在所述襯底200和鰭部201表面形成隔離膜；平坦化所述隔離膜；在平坦化所述隔離膜之后，回刻蝕所述隔離膜直至暴露出部分鰭部201側(cè)壁為止。

在本實(shí)施例中，所述隔離層204的材料為氧化硅；所述隔離層204的厚度是所述鰭部201高度的1/4～1/2。所述隔離膜的形成工藝為流體化學(xué)氣相沉積工藝(fcvd，flowablechemicalvapordeposition)。在其它實(shí)施例中，所述隔離膜還能夠采用其它化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成；所述 其它化學(xué)氣相沉積工藝包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝(pecvd)或高深寬比化學(xué)氣相沉積工藝(harp)。

在本實(shí)施例中，所述流體化學(xué)氣相沉積工藝的步驟包括：在所述襯底200、鰭部201和掩膜層202表面形成前驅(qū)介質(zhì)膜；進(jìn)行退火工藝，使前驅(qū)介質(zhì)膜固化，形成所述隔離膜。

所述前驅(qū)介質(zhì)膜的材料為含硅的可流動(dòng)材料；所述可流動(dòng)材料能夠?yàn)楹瑂i-h鍵、si-n鍵和si-o鍵中的一種或多種聚合的聚合體。所述前驅(qū)介質(zhì)膜的形成工藝參數(shù)包括：工藝溫度為60℃～70℃，本實(shí)施例中為65℃。

所述流體化學(xué)氣相沉積工藝中的退火工藝能夠?yàn)闈穹ㄍ嘶鸸に嚮蚋煞ㄍ嘶鸸に?；所述退火工藝的參?shù)包括：溫度小于或等于600℃，退火氣體包括h2、o2、n2、ar和he中的一種或多種組合，退火時(shí)間為5秒～1分鐘。其中，當(dāng)退火氣體包括h2和o2時(shí)，所述退火工藝為濕法退火工藝。

所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝(cmp)；在本實(shí)施例中，所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝以所述掩膜層202作為停止層。回刻蝕所述隔離膜的工藝為各向同性的干法刻蝕工藝、各向異性的干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。

在本實(shí)施例中，在回刻蝕所述隔離膜的同時(shí)或之后，去除所述掩膜層202(如圖5所示)。在形成所述隔離層204之后，去除暴露出的襯墊氧化層203；由于所述暴露出的襯墊氧化層203在回刻蝕隔離膜的工藝會(huì)受到損傷，因此所述襯墊氧化層203不適于作為后續(xù)的柵氧化層，因此需要去除所述襯墊氧化層203。

在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層以及位于所述第一柵氧層表面的保護(hù)層，所述保護(hù)層的介電系數(shù)大于所述第一柵氧層的介電系數(shù)。所述第一柵氧層和保護(hù)層的形成步驟如圖7至圖8所示。

請(qǐng)參考圖7，在所述暴露出的鰭部201的側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧膜211。

所述第一柵氧膜211用于形成外圍區(qū)210的鰭式晶體管內(nèi)的柵氧層，用于在外圍區(qū)210增強(qiáng)鰭部201與后續(xù)形成的第一柵介質(zhì)層之間的結(jié)合強(qiáng)度，所述第一柵介質(zhì)層的材料為高k介質(zhì)材料(介電系數(shù)大于3.9)，所述第一柵 介質(zhì)層作為外圍區(qū)210的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵介質(zhì)層。

所述第一柵氧膜211的材料為氧化硅，所述第一柵氧膜211的厚度為10?！?5埃；在本實(shí)施例中，所述第一柵氧膜的厚度為15埃。在本實(shí)施例中，所述第一柵氧膜211的形成工藝為原位蒸汽生成工藝；所述原位蒸汽生成工藝的參數(shù)包括：溫度為700℃～1200℃，氣體包括氫氣和氧氣，氧氣流量為1slm～50slm，氫氣流量為1slm～10slm，時(shí)間為10秒鐘～5分鐘。

在另一實(shí)施例中，所述第一柵氧膜211的形成工藝為化學(xué)氧化工藝；所述化學(xué)氧化工藝的步驟包括：采用通入臭氧的水溶液對(duì)所述鰭部201暴露出的側(cè)壁和頂部表面進(jìn)行氧化，在所述鰭部201的側(cè)壁和頂部表面形成第一氧化層。其中，在所述通入臭氧的水溶液中，臭氧在水中的濃度為1％～15％。

請(qǐng)參考圖8，在所述第一柵氧膜211和隔離層204表面形成保護(hù)膜212。

所述保護(hù)膜212用于在后續(xù)去除偽柵層時(shí)保護(hù)第一柵氧層，所述第一柵氧層由外圍區(qū)210的第一柵氧膜211形成。由于所述第一柵氧層用于形成外圍區(qū)210的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管內(nèi)的柵氧層，因此所述外圍區(qū)210的第一柵氧膜211在后續(xù)制程中需要被暴露并保留。而由所述保護(hù)膜212形成的保護(hù)層則能夠在后續(xù)去除偽柵層的刻蝕工藝中，減少所述第一柵氧層受到的損傷。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的材料包括高k介質(zhì)材料，所形成的保護(hù)層的材料密度和硬度較高，且與后續(xù)形成的偽柵層材料之間的刻蝕選擇比較大，因此，足以在后續(xù)制程中保護(hù)所形成的第一柵氧層。

而且，由于所述保護(hù)膜212材料的介電系數(shù)較高，所形成的保護(hù)層位于所述第一柵氧層和后續(xù)形成的第一柵介質(zhì)層之間，所述保護(hù)層能夠在不提高鰭式晶體管閾值電壓的情況下，抑制鰭部201與所述第一柵介質(zhì)層之間的載流子隧穿現(xiàn)象，減少漏電流。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的介電系數(shù)為6～20。所述保護(hù)膜212的材料包括：al2o3、zro2，hfo2；摻氮的al2o3、zro2或hfo2；或者，摻鋁、釔、鉿或氮的氧化硅。在其它實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的材料還能夠?yàn)槠渌遦介質(zhì)材料(介電系數(shù)大于3.9)。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的形成工藝為原子層沉積工藝。采用原子層沉積工藝形成的保護(hù)膜212具有良好的階梯覆蓋能力，能夠緊密地貼合于隔離層204和第一柵氧層211表面；而且，所形成的保護(hù)膜212厚度均勻，有利于使外圍區(qū)210形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓穩(wěn)定。

所述保護(hù)膜212的厚度為5埃～25埃；在本實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的厚度為20埃。所述保護(hù)膜212的厚度不宜過厚，否則容易提高外圍區(qū)210形成的鰭式晶體管的閾值電壓，不利于半導(dǎo)體器件的功耗降低。所述保護(hù)膜212的厚度也不宜過薄，否則后續(xù)形成的保護(hù)層不足以保護(hù)所述第一柵氧層，依舊容易造成第一柵氧層的損傷。

請(qǐng)參考圖9，在外圍區(qū)210的保護(hù)膜212表面形成第一圖形化層222；以所述第一圖形化層222為掩膜，刻蝕所述核心區(qū)220的保護(hù)膜212(如圖8所示)和第一柵氧膜211(如圖8所示)暴露出核心區(qū)220鰭部201的側(cè)壁和頂部表面，形成第一柵氧層211a和保護(hù)層212a。

所述第一圖形化層222為圖形化的光刻膠層，所述第一圖形化層222采用涂布工藝和光刻工藝形成?？涛g所述保護(hù)膜212和第一柵氧膜211的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性的干法刻蝕工藝。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)膜212的材料包括高k介質(zhì)材料，所述第一柵氧膜211的材料為氧化硅；刻蝕所述保護(hù)膜212和第一柵氧膜211的工藝均為各向同性的干法刻蝕工藝。

在本實(shí)施例中，刻蝕所述第一柵氧膜211的各向同性干法刻蝕工藝能夠?yàn)閟iconi工藝。所述siconi工藝在各個(gè)不同方向上的刻蝕速率均勻，能夠均勻地去除位于鰭部201側(cè)壁和頂部表面的第一柵氧層211，而且對(duì)所述鰭部201側(cè)壁和頂部表面的損傷較小。

所述siconi工藝的參數(shù)包括：功率10w～100w，頻率小于100khz，刻蝕溫度為40攝氏度～80攝氏度，壓強(qiáng)為0.5托～50托，刻蝕氣體包括nh3、nf3、he，其中，nh3的流量為0sccm～500sccm，nf3的流量為20sccm～200sccm，he的流量為400sccm～1200sccm，nf3與nh3的流量比為1:20～5:1。

請(qǐng)參考圖10，在所述隔離層204、鰭部201和保護(hù)層212a表面形成分別橫跨所述核心區(qū)220和外圍區(qū)210鰭部201的偽柵層205，所述偽柵層205覆蓋在部分所述鰭部201的側(cè)壁和頂部上。

在本實(shí)施例中，在刻蝕核心區(qū)210的保護(hù)膜212(如圖8所示)和第一柵氧膜211(如圖8所示)之后，去除所述第一圖形化層222。

所述偽柵層205的材料為多晶硅。所述偽柵層205的形成步驟包括：在所述隔離層204表面、鰭部201表面以及外圍區(qū)210的保護(hù)層212a表面形成偽柵極膜；對(duì)所述偽柵極膜進(jìn)行平坦化；在所述平坦化工藝之后，在所述偽柵極膜表面形成第三圖形化層，所述第三圖形化層覆蓋需要形成偽柵層205的位置和形狀；以所述第三圖形化層為掩膜，刻蝕所述偽柵極膜，直至暴露出隔離層204、鰭部201和保護(hù)層212a表面為止，形成偽柵層205。

在本實(shí)施例中，還包括在形成所述偽柵極膜之前，在所述隔離層204表面、鰭部201表面和保護(hù)層212a表面形成偽柵介質(zhì)層213；在所述偽柵介質(zhì)層213表面形成所述偽柵極膜。

在一實(shí)施例中，在刻蝕所述偽柵極膜之后，刻蝕所述偽柵介質(zhì)層213，直至暴露出隔離層204、鰭部201和保護(hù)層212a表面為止。在另一實(shí)施例中，在刻蝕所述偽柵極膜之后，不刻蝕所述偽柵介質(zhì)層213。

所述偽柵介質(zhì)層213的材料為氧化硅；所述偽柵介質(zhì)層213的形成工藝為原子層沉積工藝；所述偽柵介質(zhì)層213的厚度為5埃～15埃。在本實(shí)施例中，所述偽柵介質(zhì)層213的厚度為10埃。所述偽柵介質(zhì)層213用于在后續(xù)去除偽柵層時(shí)，保護(hù)核心區(qū)220的鰭部201表面。

在本實(shí)施例中，還包括在所述偽柵層205的側(cè)壁表面形成側(cè)墻；在所述偽柵層205和側(cè)墻兩側(cè)的鰭部201內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。

所述側(cè)墻的材料包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一種或多種組合。所述側(cè)墻的形成步驟包括：采用沉積工藝在所述保護(hù)層和偽柵層205表面形成側(cè)墻膜；回刻蝕所述側(cè)墻膜直至暴露出鰭部201表面的保護(hù)層位置，形成側(cè)墻。

在一實(shí)施例中，所述源區(qū)和漏區(qū)以離子注入工藝形成。在另一實(shí)施例中， 所述源區(qū)和漏區(qū)的形成步驟還包括：在所述偽柵層205和側(cè)墻兩側(cè)的鰭部201內(nèi)形成凹槽；采用選擇性外延沉積工藝在所述凹槽內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜離子，形成源區(qū)和漏區(qū)。所述摻雜工藝為離子注入工藝、原位摻雜工藝中的一種或兩種組合。

當(dāng)所形成的鰭式晶體管為pmos晶體管時(shí)，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺，所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜的離子為p型離子，且所述應(yīng)力層為σ型應(yīng)力層。當(dāng)所形成的鰭式晶體管為nmos晶體管時(shí)，所述應(yīng)力層的材料為碳化硅，所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜的離子為n型離子。

請(qǐng)參考圖11，在所述隔離層204和鰭部201表面形成介質(zhì)層206，所述介質(zhì)層206覆蓋所述偽柵層205的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層206暴露出所述偽柵層205頂部。

所述介質(zhì)層206的形成步驟包括：在所述隔離層204、鰭部201、保護(hù)層212a和偽柵層205的表面形成介質(zhì)膜；平坦化所述介質(zhì)膜直至暴露出所述偽柵層205的頂部表面為止，形成所述介質(zhì)層206。

所述介質(zhì)膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。所述介質(zhì)層206的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介質(zhì)材料(介電系數(shù)為大于或等于2.5、小于3.9，例如多孔氧化硅、或多孔氮化硅)或超低k介質(zhì)材料(介電系數(shù)小于2.5，例如多孔sicoh)。

在本實(shí)施例中，所述介質(zhì)層206的材料為氧化硅；所述介質(zhì)膜的形成工藝為流體化學(xué)氣相沉積(flowablechemicalvapordeposition，簡(jiǎn)稱fcvd)工藝、高密度等離子沉積(highdensityplasma，簡(jiǎn)稱hdp)工藝、等離子體增強(qiáng)沉積工藝中的一種或多種。

請(qǐng)參考圖12，去除所述偽柵層205(如圖11所示)，在所述外圍區(qū)210的介質(zhì)層206內(nèi)形成第一溝槽214，在所述核心區(qū)220的介質(zhì)層206內(nèi)形成第二溝槽221。

去除所述偽柵層205的工藝為干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝中的一種或兩種組合；其中，所述干法刻蝕工藝為各向同性的干法刻蝕工藝。

在本實(shí)施例中，所述偽柵層205的材料為多晶硅，去除所述偽柵層205 的工藝為等離子體干法刻蝕工藝；所述等離子體干法刻蝕工藝的參數(shù)包括：氣體包括碳氟氣體、hbr和cl2中的一種或兩種、以及載氣，所述碳氟氣體包括cf4、chf3、ch2f2或ch3f，所述載氣為惰性氣體，例如he，氣體流量為50sccm～400sccm，壓力為3毫托～8毫托。

在所述等離子體干法刻蝕工藝中，由于所述保護(hù)層212a的密度和硬度較高，從而能夠避免第一柵氧層211a受到等離子體損傷。所述保護(hù)層212a和第一柵氧層211a保留于外圍區(qū)210形成的鰭式晶體管內(nèi)，由于所述保護(hù)層212a和第一柵氧層211a所受的損傷較少，有利于保證外圍區(qū)210所形成的鰭式晶體管的性能更穩(wěn)定。

在另一實(shí)施例中，去除所述偽柵層的工藝為濕法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸溶液。

請(qǐng)參考圖13，去除第一溝槽214和第二溝槽221底部的偽柵介質(zhì)層213(如圖12所示)。

在本實(shí)施例中，所述偽柵介質(zhì)層213的材料為氧化硅，去除所述偽柵介質(zhì)層213的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性的干法刻蝕工藝。當(dāng)采用濕法刻蝕工藝去除所述偽柵介質(zhì)層213時(shí)，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸溶液。當(dāng)采用各向同性的干法刻蝕工藝去除所述偽柵介質(zhì)層213時(shí)，所述各向同性的干法刻蝕工藝能夠?yàn)閟iconi工藝。

在本實(shí)施例中，由于所述保護(hù)層212a的材料為高k介質(zhì)材料，所述保護(hù)層212a與偽柵介質(zhì)層213之間的刻蝕選擇比較大，在刻蝕去除所述偽柵層205時(shí)，所述保護(hù)層212a受到的損傷較少。

請(qǐng)參考圖14，在所述第二溝槽221底部暴露出的鰭部201側(cè)壁和頂部表面形成第二柵氧層223。

所述第二柵氧層223用于作為核心區(qū)210形成的鰭式晶體管的柵氧層。所述第二柵氧層223的材料為氧化硅；所述第二柵氧層223的形成工藝為熱氧化工藝或濕法氧化工藝。

所述第二柵氧層223的厚度為3納米～10納米。在本實(shí)施例中，所述第二柵氧層223的形成工藝為化學(xué)氧化工藝；所述化學(xué)氧化工藝的步驟包括：采 用通入臭氧的水溶液對(duì)所述鰭部201暴露出的側(cè)壁和頂部表面進(jìn)行氧化，在所述鰭部201的側(cè)壁和頂部表面形成第二柵氧層223。其中，在所述通入臭氧的水溶液中，臭氧在水中的濃度為1％～15％。

請(qǐng)參考圖15，在所述保護(hù)層212a表面形成填充滿所述第一溝槽214(如圖14所示)的第一柵極結(jié)構(gòu)；在所述第二柵氧層223表面形成填充滿所述第二溝槽221(如圖14所示)的第二柵極結(jié)構(gòu)。

所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括第一柵介質(zhì)層215、以及位于第一柵介質(zhì)層215上的第一柵極層216，所述第一柵極層216填充滿所述第一溝槽214；所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括第二柵介質(zhì)層224、以及位于第二柵介質(zhì)層224上的第二柵極層225，所述第二柵極層225填充滿所述第二溝槽221。

所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟包括：在所述介質(zhì)層206表面、第一溝槽214的內(nèi)壁表面和第二溝槽221的內(nèi)壁表面形成柵介質(zhì)膜；在形成柵介質(zhì)膜之后，形成填充滿所述第一溝槽214和第二溝槽221的柵極膜；平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜直至暴露出所述介質(zhì)層206表面為止，在第一溝槽214內(nèi)形成第一柵介質(zhì)層215和第一柵極層216，在第二溝槽221內(nèi)形成第二柵介質(zhì)層224和第二柵極層225。

所述第一柵介質(zhì)層215和第二柵介質(zhì)層224的材料為高k介質(zhì)材料(介電系數(shù)大于3.9)；所述高k介質(zhì)材料包括氧化鉿、氧化鋯、氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。所述柵介質(zhì)膜的形成工藝為原子層沉積工藝。

所述第一柵極層216和第二柵極層225的材料包括銅、鎢、鋁或銀；所述柵極膜的形成工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、電鍍工藝或化學(xué)鍍工藝。平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝(cmp)。

在一實(shí)施例中，在形成所述柵極膜之前，還包括在所述柵介質(zhì)膜表面形成功函數(shù)膜；在所述功函數(shù)膜表面形成柵極膜；在平坦化所述柵極膜之后，平坦化所述功函數(shù)膜直至暴露出所述介質(zhì)層206表面為止，形成功函數(shù)層。在第一溝槽214和第二溝槽221內(nèi)形成的功函數(shù)層的材料能夠相同或不同。

在本實(shí)施例中，在形成所述柵介質(zhì)膜之后，形成所述柵極膜之前，還包括進(jìn)行退火工藝。所述退火工藝用于消除所述鰭部201內(nèi)部和表面內(nèi)的缺陷或雜質(zhì)、以及第一柵氧層211、第二柵氧層223、第一柵介質(zhì)層215和第二柵介質(zhì)層224內(nèi)的缺陷或雜質(zhì)。而且，所述退火工藝還能夠用于激活位于鰭部201內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的雜質(zhì)離子。

綜上，本實(shí)施例中，在外圍區(qū)的鰭部側(cè)壁和頂部表面形成第一柵氧層，并且在所述第一柵氧層表面形成保護(hù)層，而所述偽柵層形成于所述保護(hù)層表面。當(dāng)后續(xù)形成介質(zhì)層并去除所述偽柵層時(shí)，所述保護(hù)層能夠用于保護(hù)第一柵氧層免受損傷，避免所述第一柵氧層產(chǎn)生經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)，從而提高所形成的鰭式晶體管對(duì)于短溝道效應(yīng)的抑制能力，提高驅(qū)動(dòng)電流，降低晶體管的功耗，抑制偏壓溫度不穩(wěn)定效應(yīng)的影響。而且，由于所述保護(hù)層的介電系數(shù)大于第一柵氧層的介電系數(shù)，從而能夠在避免增大鰭式晶體管閾值電壓的情況下，減少后續(xù)形成的第一柵極結(jié)構(gòu)與鰭部之間的載流子隧穿現(xiàn)象。因此，所形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能改善、可靠性提高。

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