本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)：

mos晶體管是現(xiàn)代集成電路中最重要的元件之一。mos晶體管的基本結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)，位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源漏區(qū)。mos晶體管通過(guò)在柵極結(jié)構(gòu)施加電壓，調(diào)節(jié)通過(guò)柵極結(jié)構(gòu)底部溝道的電流來(lái)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的平面式的mos晶體管對(duì)溝道電流的控制能力變?nèi)酰斐蓢?yán)重的漏電流。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)是一種新興的多柵器件，它一般包括凸出于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部，覆蓋部分所述鰭部的頂部和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)，位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源漏區(qū)。

形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部和橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分所述鰭部的頂部表面和側(cè)壁；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)側(cè)壁表面形成側(cè)墻；以側(cè)墻和柵極結(jié)構(gòu)為掩膜對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部進(jìn)行離子注入形成重?fù)诫s的源漏區(qū)。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，柵極結(jié)構(gòu)電場(chǎng)控制能力降低，短溝道效應(yīng)嚴(yán)重。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽，所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的若干溝槽凹陷對(duì)，相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底作為鰭部，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)。

可選的，當(dāng)所述溝槽具有一個(gè)溝槽凹陷對(duì)時(shí)，形成所述溝槽的步驟為： 在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜向下刻蝕半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底中形成第一溝槽；沿著所述第一溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第一濕法刻蝕，使所述第一溝槽的側(cè)壁向外突出；第一濕法刻蝕后，在所述第一溝槽內(nèi)壁形成第一保護(hù)層；沿著第一溝槽向下刻蝕第一保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第一溝槽的底部形成第二溝槽；沿著所述第二溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第二濕法刻蝕，使所述第二溝槽的側(cè)壁向外突出；第二濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層和圖形化的掩膜層。

可選的，當(dāng)所述溝槽具有兩個(gè)溝槽凹陷對(duì)時(shí)，形成所述溝槽的步驟為：在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜向下刻蝕半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底中形成第一溝槽；沿著所述第一溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第一濕法刻蝕，使所述第一溝槽的側(cè)壁向外突出；第一濕法刻蝕后，在所述第一溝槽內(nèi)壁形成第一保護(hù)層；沿著第一溝槽向下刻蝕第一保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第一溝槽的底部形成第二溝槽；沿著所述第二溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第二濕法刻蝕，使所述第二溝槽的側(cè)壁向外突出；第二濕法刻蝕后，在所述第一溝槽和第二溝槽內(nèi)壁形成第二保護(hù)層；沿著第一溝槽和第二溝槽向下刻蝕第二保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第二溝槽的底部形成第三溝槽；沿著所述第三溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第三濕法刻蝕，使所述第三溝槽的側(cè)壁向外突出；第三濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層、第二保護(hù)層和圖形化的掩膜層。

可選的，當(dāng)所述溝槽具有三個(gè)溝槽凹陷對(duì)，形成所述溝槽的步驟為：在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜向下刻蝕半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底中形成第一溝槽；沿著所述第一溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第一濕法刻蝕，使所述第一溝槽的側(cè)壁向外突出；第一濕法刻蝕后，在所述第一溝槽內(nèi)壁形成第一保護(hù)層；沿著第一溝槽向下刻蝕第一保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第一溝槽的底部形成第二溝槽；沿著所述第二溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第二濕法刻蝕，使所述第二溝槽的側(cè)壁向外突出；第二濕法刻蝕后，在所述第一溝槽和第二溝槽內(nèi)壁形成第二保護(hù)層；沿著第一溝槽和第二溝槽向下刻蝕第二保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第二溝槽的底部形成第三溝槽；沿著所述第三溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第三濕法刻蝕，使所述第三溝槽的側(cè)壁 向外突出；第三濕法刻蝕后，在所述第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽內(nèi)壁形成第三保護(hù)層；沿著第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽向下刻蝕第三保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底，在第三溝槽的底部形成第四溝槽；沿著所述第四溝槽對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行第四濕法刻蝕，使所述第四溝槽的側(cè)壁向外突出；第四濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層、第二保護(hù)層、第三保護(hù)層和圖形化的掩膜層。

可選的，所述第一濕法刻蝕、第二濕法刻蝕、第三濕法刻蝕和第四濕法刻蝕的工藝參數(shù)為：采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液，四甲基氫氧化銨的體積百分比濃度為10％～30％，刻蝕溫度為25攝氏度～150攝氏度。

可選的，第一濕法刻蝕、第二濕法刻蝕、第三濕法刻蝕和第四濕法刻蝕的工藝參數(shù)為：采用的刻蝕溶液為koh、naoh和nh4oh中的一種或任意組合的溶液，刻蝕溫度為25攝氏度～150攝氏度。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底和所述鰭部的材料為單晶硅。

可選的，還包括：形成橫跨鰭部的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分鰭部的頂部表面和側(cè)壁。

可選的，還包括：對(duì)所述鰭部進(jìn)行邊角圓滑處理。

可選的，所述邊角圓滑處理的方法為：將所述鰭部放置于邊角圓滑處理氣體中，且對(duì)鰭部施加邊角圓滑處理溫度。

可選的，所述邊角圓滑處理氣體包括ar，所述邊角圓滑處理溫度為800攝氏度～1150攝氏度，所述邊角圓滑處理的時(shí)間為1min～30min。

本發(fā)明還提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：半導(dǎo)體襯底；鰭部，位于半導(dǎo)體襯底上，所述鰭部?jī)蓚?cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的若干鰭部凸起對(duì)。

可選的，所述鰭部的兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的一個(gè)鰭部凸起對(duì)。

可選的，所述鰭部的兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鰭部凸起對(duì)。

可選的，所述鰭部的兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的三個(gè)鰭部凸起對(duì)。

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)：

由于在所述半導(dǎo)體襯底中形成了溝槽，所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng) 的若干溝槽凹陷對(duì)，相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底作為鰭部，由于所述溝槽的側(cè)壁形狀限定了鰭部的側(cè)壁形狀，使得所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域?qū)?yīng)形成鰭部凸起對(duì)，由于鰭部的兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的鰭部凸起對(duì)，使得鰭部中溝道的有效長(zhǎng)度增加，且鰭部的側(cè)壁具有和所述鰭部凸起對(duì)應(yīng)的鰭部凹陷，所述鰭部凹陷處的鰭部寬度較小，使得后續(xù)在形成橫跨鰭部的柵極結(jié)構(gòu)后，柵極結(jié)構(gòu)對(duì)鰭部的電場(chǎng)控制能力增強(qiáng)，改善了短溝道效應(yīng)。

附圖說(shuō)明

圖1至圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8至圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12至圖15為本發(fā)明第三實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行分析，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的鰭部通常通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行圖形化而形成，鰭部的側(cè)壁形貌為平面式。隨著特征尺寸的進(jìn)一步增加，尤其技術(shù)節(jié)點(diǎn)降低到10nm以下的時(shí)候，現(xiàn)有技術(shù)中的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的短溝道效應(yīng)嚴(yán)重。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽，所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的若干溝槽凹陷對(duì)，相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底作為鰭部，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)。本發(fā)明使得鰭部的側(cè)壁具有鰭部凸起對(duì)，能夠增強(qiáng)柵極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)控制能力，改善短溝道效應(yīng)。

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(shuō)明。

第一實(shí)施例

圖1至圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100。

本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100的材料為單晶硅。

需要說(shuō)明的是，由于后續(xù)工藝中，所述半導(dǎo)體襯底100的一部分會(huì)構(gòu)成鰭部，鰭部的材料為需要為單晶材料，故半導(dǎo)體襯底100的材料需要為單晶的硅材料。

本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100表面的晶向?yàn)?lt;100>。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100的表面也可以選擇其它的晶向，如<101>、<001>、<010>或<110>等。

繼續(xù)參考圖1，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成圖形化的掩膜層110。

所述圖形化的掩膜層110定義出后續(xù)待形成的第一溝槽120的位置。所述圖形化的掩膜層110的材料為氮化硅或者氧化硅。

參考圖2，以所述圖形化的掩膜層110為掩膜向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100中形成第一溝槽120。

本實(shí)施例圖2中，以向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100后形成的第一溝槽120的剖面形狀為u形作為示例。在其它實(shí)施例中，向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100后形成的第一溝槽120的剖面形狀還可以為碗形。

若向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，第一溝槽120的剖面形狀為u形時(shí)，需要采用各向異性干法刻蝕工藝向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100，從而形成剖面形狀為u形的第一溝槽120；若向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，第一溝槽120的剖面形狀為碗形時(shí)，需要先采用各向異性干法刻蝕工藝后采用各向同性干法刻蝕工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底100，從而形成剖面形狀為碗形第一溝槽120。

本實(shí)施例中，向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，形成的第一溝槽120的剖面形狀為u形，采用的各向異性干法刻蝕工藝的具體參數(shù)為：采用的刻蝕氣體為cf4、hbr、chf3、ch2f2、nf3、o2和ar，cf4的流量為10sccm～300sccm，hbr的流量為10sccm～200sccm，chf3的流量為10sccm～100sccm，ch2f2的 流量為10sccm～100sccm，nf3的流量為10sccm～100sccm，o2的流量為10sccm～100sccm，ar的流量為10sccm～500sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，偏置射頻功率為50瓦～200瓦，腔室壓強(qiáng)為5mtorr～200mtorr。

參考圖3，沿著所述第一溝槽120對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行第一濕法刻蝕，使所述第一溝槽120的側(cè)壁向外突出。

所述第一溝槽120的側(cè)壁向外突出是相對(duì)于第一溝槽120內(nèi)來(lái)說(shuō)明的。

所述第一濕法刻蝕具有各向異性，具體的，所述第一濕法刻蝕中采用的刻蝕溶液沿著晶向<110>或<100>的腐蝕速率較快，因此，采用第一濕法刻蝕的工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，使得所述第一溝槽120的側(cè)壁向外突出。

本實(shí)施例中，進(jìn)行第一濕法刻蝕后，第一溝槽120的剖面形狀為西格瑪?shù)男螤睢?/p>

所述第一濕法刻蝕采用的刻蝕溶液可以為有機(jī)堿性溶液，還可以為無(wú)機(jī)堿性溶液。

當(dāng)所述第一濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為有機(jī)堿性溶液時(shí)，所述有機(jī)堿性溶液可以為四甲基氫氧化銨(tetramethylammoniumhydroxide，tmah)；當(dāng)所述第一濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為無(wú)機(jī)堿性溶液時(shí)，所述無(wú)機(jī)堿性溶液可以為koh、naoh和nh4oh中的一種或任意組合。

本實(shí)施例中，所述第一濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液，四甲基氫氧化銨的濃度為10％～30％，刻蝕溫度為25攝氏度～150攝氏度。在其它實(shí)施例中，所述第一濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為koh、naoh和nh4oh中的一種或任意組合的溶液，刻蝕溫度為25攝氏度～150攝氏度。

參考圖4，第一濕法刻蝕后，在所述第一溝槽120內(nèi)壁形成第一保護(hù)層130。

所述第一保護(hù)層130的作用為：在后續(xù)向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100以形成第二溝槽的過(guò)程中，保護(hù)第一溝槽120側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。所述第一保護(hù)層130的材料可以為氮化硅。

形成第一保護(hù)層130的工藝為等離子體鈍化工藝，具體的，采用氮等離 子體對(duì)所述第一溝槽120的內(nèi)壁進(jìn)行處理，使得在第一溝槽120的內(nèi)壁形成第一保護(hù)層130。

參考圖5，沿著第一溝槽120向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100，在第一溝槽120的底部形成第二溝槽140。

具體的，一方面向下刻蝕第一保護(hù)層130，此時(shí)，對(duì)第一溝槽120底部的第一保護(hù)層130的刻蝕程度大于對(duì)第一溝槽120側(cè)壁的第一保護(hù)層130的刻蝕程度，使得將第一溝槽120底部的第一保護(hù)層130刻蝕去除，并且，第一溝槽120側(cè)壁的第一保護(hù)層130不會(huì)被去除；另一方面，刻蝕去除第一溝槽120底部的第一保護(hù)層130后，繼續(xù)向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100，在第一溝槽120的底部形成第二溝槽140，此時(shí)，半導(dǎo)體襯底100相比第一保護(hù)層130具有高的刻蝕選擇比，第一溝槽120側(cè)壁的第一保護(hù)層130保護(hù)第一溝槽120側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。

本實(shí)施例圖5中，以向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100后形成的第二溝槽140的剖面形狀為u形作為示例。在其它實(shí)施例中，向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100后形成的第二溝槽140的剖面形狀還可以為碗形。

若向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100后，形成的第二溝槽140的剖面形狀為u形時(shí)，需要采用各向異性干法刻蝕工藝向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100，從而形成剖面形狀為u形的第二溝槽140；若向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100后，形成的第二溝槽140的剖面形狀為碗形時(shí)，需要先采用各向異性干法刻蝕工藝后采用各向同性干法刻蝕工藝刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100，從而形成剖面形狀為碗形第二溝槽140。

本實(shí)施例中，向下刻蝕第一保護(hù)層130和半導(dǎo)體襯底100后，形成的第二溝槽140的剖面形狀為u形，所采用的各向異性干法刻蝕工藝的具體參數(shù)為：采用的刻蝕氣體為cf4、hbr、chf3、ch2f2、nf3、o2和ar，cf4的流量為10sccm～300sccm，hbr的流量為10sccm～200sccm，chf3的流量為10sccm～100sccm，ch2f2的流量為10sccm～100sccm，nf3的流量為10sccm～100sccm，o2的流量為10sccm～100sccm，ar的流量為 10sccm～500sccm，源射頻功率為100瓦～1000瓦，偏置射頻功率為50瓦～200瓦，腔室壓強(qiáng)為5mtorr～200mtorr。

參考圖6，沿著所述第二溝槽140對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行第二濕法刻蝕，使所述第二溝槽140的側(cè)壁向外突出。

所述第二溝槽140的側(cè)壁向外突出是相對(duì)于第二溝槽140內(nèi)來(lái)說(shuō)明的。

所述第二濕法刻蝕具有各向異性，具體的，所述第二濕法刻蝕中采用的刻蝕溶液沿著晶向<110>或<100>的腐蝕速率較快，因此，采用第二濕法刻蝕的工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，使得所述第二溝槽140的側(cè)壁向外突出。

本實(shí)施例中，進(jìn)行第二濕法刻蝕后，第二溝槽140的剖面形狀呈西格瑪?shù)男螤睢?/p>

第二濕法刻蝕的具體參數(shù)參照第一濕法刻蝕采用的參數(shù)，不再詳述。

參考圖7，第二濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層130和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，所述第一保護(hù)層130和圖形化的掩膜層110均為氮化硅，可以采用磷酸溶液去除第一保護(hù)層130和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，參考圖7，形成了由上到下兩個(gè)層疊的西格瑪溝槽，分別為西格瑪形的第一溝槽120和位于第一溝槽120底部的西格瑪形的第二溝槽140。通過(guò)形成第一溝槽120和第二溝槽140，在半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽，使得所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的一個(gè)溝槽凹陷對(duì)，該溝槽凹陷對(duì)分別位于溝槽兩側(cè)側(cè)壁，而相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底100作為鰭部150，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)，使得鰭部150兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的一個(gè)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，所述一個(gè)溝槽凹陷對(duì)指的是：第一溝槽120的側(cè)壁向外突出的部分與第二溝槽140的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第一溝槽凹陷對(duì)。

另需說(shuō)明的是，在半導(dǎo)體襯底100邊緣區(qū)域，與所述鰭部150高度對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底100在后續(xù)的工藝中會(huì)被去除。

之后，還可以包括：在所述溝槽中形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于所述鰭部150的頂部表面；形成橫跨所述鰭部150的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于隔離結(jié)構(gòu)上、覆蓋部分鰭部150的頂部表面和側(cè)壁。

本實(shí)施例中，形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，參考圖7，包括：半導(dǎo)體襯底100；鰭部150，位于所述半導(dǎo)體襯底100上，所述鰭部150兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的一個(gè)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，該鰭部凸起對(duì)均具有尖端。

第二實(shí)施例

第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于：在半導(dǎo)體襯底中形成溝槽，所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成對(duì)應(yīng)的兩個(gè)溝槽凹陷對(duì)，每個(gè)溝槽凹陷對(duì)分別位于溝槽兩側(cè)側(cè)壁，相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底作為鰭部，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)。關(guān)于第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同的部分，不再詳述。

圖8至圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖8，圖8為在圖6基礎(chǔ)上形成的示意圖，第二濕法刻蝕后，在所述第一溝槽120和第二溝槽140內(nèi)壁形成第二保護(hù)層260。

形成第二保護(hù)層260后，第一溝槽120側(cè)壁的第二保護(hù)層260和第一溝槽120側(cè)壁的第一保護(hù)層130重合，在圖8中僅示出了第二保護(hù)層260，未將第一保護(hù)層130示出。

所述第二保護(hù)層260的作用為：在后續(xù)向下刻蝕第二保護(hù)層260和半導(dǎo)體襯底100以形成第三溝槽的過(guò)程中，保護(hù)第一溝槽120和第二溝槽140側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。所述第二保護(hù)層260的材料可以為氮化硅。

形成第二保護(hù)層260的工藝為等離子體鈍化工藝，具體的，采用氮等離子體對(duì)所述第一溝槽120和第二溝槽140的內(nèi)壁進(jìn)行處理，使得在第一溝槽120和第二溝槽140的內(nèi)壁形成第二保護(hù)層260。

參考圖9，沿著第一溝槽120和第二溝槽140向下刻蝕第二保護(hù)層260和 半導(dǎo)體襯底100，在第二溝槽140的底部形成第三溝槽270。

具體的，一方面向下刻蝕第二保護(hù)層260，此時(shí)，對(duì)第二溝槽140底部的第二保護(hù)層260的刻蝕程度大于對(duì)第二溝槽140側(cè)壁的第二保護(hù)層260的刻蝕程度，使得將第二溝槽140底部的第二保護(hù)層260刻蝕去除，并且，第一溝槽120和第二溝槽140側(cè)壁的第二保護(hù)層260不會(huì)被去除；另一方面，刻蝕去除第二溝槽140底部的第二保護(hù)層260后，繼續(xù)向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100，在第二溝槽140的底部形成第三溝槽270，此時(shí)，半導(dǎo)體襯底100相比第二保護(hù)層260具有高的刻蝕選擇比，第一溝槽120和第二溝槽140側(cè)壁的第二保護(hù)層260保護(hù)對(duì)應(yīng)遮蓋的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。

本實(shí)施例圖9中，以向下刻蝕第二保護(hù)層260和半導(dǎo)體襯底100后形成的第三溝槽270的剖面形狀為u形作為示例。在其它實(shí)施例中，向下刻蝕第二保護(hù)層260和半導(dǎo)體襯底100后形成的第三溝槽270的剖面形狀還可以為碗形。關(guān)于形成u形或碗形的第三溝槽270的刻蝕參數(shù)參照本實(shí)施例中在形成u形或碗形的第二溝槽140過(guò)程中的工藝參數(shù)，不再詳述。

參考圖10，沿著所述第三溝槽270對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行第三濕法刻蝕，使所述第三溝槽270的側(cè)壁向外突出。

所述第三溝槽270的側(cè)壁向外突出是相對(duì)于第三溝槽270內(nèi)來(lái)說(shuō)明的。

所述第三濕法刻蝕具有各向異性，具體的，所述第三濕法刻蝕中采用的刻蝕溶液沿著晶向<110>或<100>的腐蝕速率較快，因此，采用第三濕法刻蝕的工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，使得所述第三溝槽270的側(cè)壁向外突出。

本實(shí)施例中，進(jìn)行第三濕法刻蝕后，第三溝槽270的剖面形狀為西格瑪?shù)男螤睢?/p>

第三濕法刻蝕的具體參數(shù)參照第一濕法刻蝕采用的參數(shù)，不再詳述。

在第三濕法刻蝕的過(guò)程中，第二保護(hù)層260能夠保護(hù)第一溝槽120和第二溝槽140側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。

參考圖11，第三濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，所述第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260和圖形化的掩膜層110均為氮化硅，可以采用磷酸溶液去除第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，參考圖11，形成了由上到下三個(gè)層疊的西格瑪溝槽，分別為西格瑪形的第一溝槽120、位于第一溝槽120底部的西格瑪形的第二溝槽140和位于第二溝槽140底部的西格瑪形的第三溝槽270。通過(guò)形成第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270，在半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽，使得所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)溝槽凹陷對(duì)，各個(gè)溝槽凹陷對(duì)分別位于溝槽兩側(cè)側(cè)壁，而相鄰的所述溝槽之間的半導(dǎo)體襯底100作為鰭部280，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)，使得鰭部280兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，所述兩個(gè)溝槽凹陷對(duì)指的是：第一溝槽120的側(cè)壁向外突出的部分與第二溝槽140的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第一溝槽凹陷對(duì)、以及第二溝槽140的側(cè)壁向外突出的部分與第三溝槽270的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第二溝槽凹陷對(duì)。

另需說(shuō)明的是，在半導(dǎo)體襯底100邊緣區(qū)域，與所述鰭部280高度對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底100會(huì)在后續(xù)的工藝中被去除。

之后，還可以包括：在所述溝槽中形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于所述鰭部280的頂部表面；形成橫跨所述鰭部280的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于隔離結(jié)構(gòu)上、覆蓋部分鰭部280的頂部表面和側(cè)壁。

本實(shí)施例中，形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，參考圖11，包括：半導(dǎo)體襯底100；鰭部280，位于所述半導(dǎo)體襯底100上，所述鰭部280兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，各對(duì)鰭部凸起均具有尖端。

第三實(shí)施例

第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的區(qū)別在于：在半導(dǎo)體襯底中形成溝槽，所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的三個(gè)溝槽凹陷對(duì)，每個(gè)溝槽凹陷對(duì)分別位于溝槽兩側(cè)側(cè)壁，相鄰的溝槽之間的半導(dǎo)體襯底作為鰭部，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū) 域形成鰭部凸起對(duì)。關(guān)于第三實(shí)施例與第二實(shí)施例相同的部分，不再詳述。

圖12至圖15為本發(fā)明第三實(shí)施例中鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖12，圖12為在圖10基礎(chǔ)上形成的示意圖，第三濕法刻蝕后，在所述第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270內(nèi)壁形成第三保護(hù)層390。

形成第三保護(hù)層390后，第一溝槽120側(cè)壁的第三保護(hù)層390和第一溝槽120側(cè)壁的第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260重合，第二溝槽140側(cè)壁的第三保護(hù)層390和第二溝槽140側(cè)壁的第二保護(hù)層260重合，在圖12中僅示出了第三保護(hù)層390，未將第一保護(hù)層130和第二保護(hù)層260示出。

所述第三保護(hù)層390的作用為：在后續(xù)向下刻蝕第三保護(hù)層390和半導(dǎo)體襯底100以形成第四溝槽的過(guò)程中，保護(hù)第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。所述第三保護(hù)層390的材料可以為氮化硅。

形成第三保護(hù)層390的工藝為等離子體鈍化工藝，具體的，采用氮等離子體對(duì)所述第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270的內(nèi)壁進(jìn)行處理，使得在第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270的內(nèi)壁形成第三保護(hù)層390。

對(duì)所述第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270的內(nèi)壁進(jìn)行離子注入，注入的離子例如可以為氮離子，然后進(jìn)行退火處理，使得在第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270的內(nèi)壁形成第三保護(hù)層390。

參考圖13，沿著第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270向下刻蝕第三保護(hù)層390和半導(dǎo)體襯底100，在第三溝槽270的底部形成第四溝槽400。

具體的，一方面向下刻蝕第三保護(hù)層390，此時(shí)，對(duì)第三溝槽270底部的第三保護(hù)層390的刻蝕程度大于對(duì)第三溝槽270側(cè)壁的第三保護(hù)層390的刻蝕程度，使得將第三溝槽270底部的第三保護(hù)層390刻蝕去除，并且，第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270側(cè)壁的第三保護(hù)層390不會(huì)被去除；另一方面，刻蝕去除第三溝槽270底部的第三保護(hù)層390后，繼續(xù)向下刻蝕半導(dǎo)體襯底100，在第三溝槽270的底部形成第四溝槽400，此時(shí)，半導(dǎo)體襯底100相比第三保護(hù)層390具有高的刻蝕選擇比，第一溝槽120、第二溝槽 140和第三溝槽270側(cè)壁的第三保護(hù)層390保護(hù)對(duì)應(yīng)遮蓋的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。

本實(shí)施例圖13中，以向下刻蝕第三保護(hù)層390和半導(dǎo)體襯底100后形成的第四溝槽400的剖面形狀為u形作為示例。在其它實(shí)施例中，向下刻蝕第三保護(hù)層390和半導(dǎo)體襯底100后形成的第四溝槽400的剖面形狀還可以為碗形。關(guān)于形成u形或碗形的第四溝槽400參照本實(shí)施例中在形成u形或碗形的第三溝槽270過(guò)程中的工藝，不再詳述。

參考圖14，沿著所述第四溝槽400對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行第四濕法刻蝕，使所述第四溝槽400的側(cè)壁向外突出。

所述第四溝槽400的側(cè)壁向外突出是相對(duì)于第四溝槽400內(nèi)來(lái)說(shuō)明的。

所述第四濕法刻蝕具有各向異性，具體的，所述第四濕法刻蝕中采用的刻蝕溶液沿著晶向<110>或<100>的腐蝕速率較快，因此，采用第四濕法刻蝕的工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底100后，使得所述第四溝槽400的側(cè)壁向外突出。

本實(shí)施例中，進(jìn)行第四濕法刻蝕后，第四溝槽400的剖面形狀為西格瑪?shù)男螤睢?/p>

第四濕法刻蝕的具體參數(shù)參照第一濕法刻蝕采用的參數(shù)，不再詳述。

在第四濕法刻蝕的過(guò)程中，第三保護(hù)層390能夠保護(hù)第一溝槽120、第二溝槽140和第三溝槽270側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底100不受到刻蝕損傷。

參考圖15，第四濕法刻蝕后，去除所述第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260、第三保護(hù)層390和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，所述第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260、第三保護(hù)層390和圖形化的掩膜層110均為氮化硅，可以采用磷酸溶液去除第一保護(hù)層130、第二保護(hù)層260、第三保護(hù)層390和圖形化的掩膜層110。

本實(shí)施例中，參考圖15，形成了由上到下四個(gè)層疊的西格瑪溝槽，分別為西格瑪形的第一溝槽120、位于第一溝槽120底部的西格瑪形的第二溝槽140、位于第二溝槽140底部的西格瑪形的第三溝槽270和位于第三溝槽270底部的西格瑪形的第四溝槽400。通過(guò)形成第一溝槽120、第二溝槽140、第 三溝槽270和第四溝槽400，在半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽，使得所述溝槽的兩側(cè)側(cè)壁形成有對(duì)應(yīng)的三個(gè)溝槽凹陷對(duì)，各個(gè)溝槽凹陷對(duì)分別位于溝槽兩側(cè)側(cè)壁，而相鄰的所述溝槽之間的半導(dǎo)體襯底100作為鰭部410，所述溝槽凹陷對(duì)的區(qū)域形成鰭部凸起對(duì)，使得鰭部410兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的三對(duì)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，所述三個(gè)溝槽凹陷對(duì)指的是：第一溝槽120的側(cè)壁向外突出的部分與第二溝槽140的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第一溝槽凹陷對(duì)、第二溝槽140的側(cè)壁向外突出的部分與第三溝槽270的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第二溝槽凹陷對(duì)、以及第三溝槽270的側(cè)壁向外突出的部分與第四溝槽400的側(cè)壁向外突出的部分之間對(duì)應(yīng)形成的第三溝槽凹陷對(duì)。

另需說(shuō)明的是，在半導(dǎo)體襯底100邊緣區(qū)域，與所述鰭部410高度對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底100會(huì)在后續(xù)的工藝中被去除。

之后，還可以包括：在所述溝槽中形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)的表面低于所述鰭部410的頂部表面；形成橫跨所述鰭部410的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于隔離結(jié)構(gòu)上、覆蓋部分鰭部410的頂部表面和側(cè)壁。

本實(shí)施例中，形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，參考圖15，包括：半導(dǎo)體襯底100；鰭部410，位于所述半導(dǎo)體襯底100上，所述鰭部410兩側(cè)側(cè)壁具有對(duì)應(yīng)的三個(gè)鰭部凸起對(duì)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，各對(duì)鰭部凸起均具有尖端。

第四實(shí)施例

第四實(shí)施例與第一實(shí)施的區(qū)別在于：在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在形成鰭部后，對(duì)所述鰭部進(jìn)行邊角圓滑處理。使得鰭部凸起對(duì)的尖端被圓滑。能夠避免當(dāng)形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)后，該鰭部凸起對(duì)的尖端處的電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，從而避免將柵極結(jié)構(gòu)和鰭部之間擊穿。

所述邊角圓滑處理的方法為：將所述鰭部放置于邊角圓滑處理氣體中，且對(duì)鰭部施加邊角圓滑處理溫度。

所述邊角圓滑處理氣體包括ar，所述邊角圓滑處理溫度為800攝氏度～1150攝氏度，所述邊角圓滑處理的時(shí)間為1min～30min。

第五實(shí)施例

第五實(shí)施例與第二實(shí)施的區(qū)別在于：在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在形成鰭部后，對(duì)所述鰭部進(jìn)行邊角圓滑處理。使得鰭部凸起對(duì)的尖端被圓滑。能夠避免當(dāng)形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)后，該鰭部凸起對(duì)的尖端處的電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，從而避免將柵極結(jié)構(gòu)和鰭部之間擊穿。

所述邊角圓滑處理的方法參照第四實(shí)施例中邊角圓滑處理的方法，不再詳述。

第六實(shí)施例

第六實(shí)施例與第三實(shí)施的區(qū)別在于：在第三實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在形成鰭部后，對(duì)所述鰭部進(jìn)行邊角圓滑處理。使得鰭部凸起對(duì)的尖端被圓滑。能夠避免當(dāng)形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)后，該鰭部凸起對(duì)的尖端處的電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，從而避免將柵極結(jié)構(gòu)和鰭部之間擊穿。

所述邊角圓滑處理的方法參照第四實(shí)施例中邊角圓滑處理的方法，不再詳述。

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