鰭式晶體管的形成方法與流程

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種鰭式晶體管的形成方法。

背景技術：

隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發展。晶體管作為最基本的半導體器件目前正被廣泛應用，因此隨著半導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，傳統的平面晶體管對溝道電流的控制能力變弱，產生短溝道效應，產生漏電流，最終影響半導體器件的電學性能。

為了克服晶體管的短溝道效應，抑制漏電流，現有技術提出了鰭式場效應晶體管(finfet)，鰭式場效應晶體管是一種常見的多柵器件。鰭式場效應晶體管的結構包括：位于半導體襯底表面的鰭部和介質層，所述介質層覆蓋部分所述鰭部的側壁，且介質層表面低于鰭部頂部；位于介質層表面、以及鰭部的頂部和側壁表面的柵極結構；位于所述柵極結構兩側的鰭部內的源區和漏區。

然而，隨著半導體器件的密度提高、尺寸縮小，所形成的鰭式場效應晶體管的性能變差、可靠性下降。

技術實現要素：

本發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性能改善。

為解決上述問題，本發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n型核心區和p型核心區，所述n型核心區和p型核心區的襯底表面分別具有鰭部，所述襯底表面具有隔離層，所述隔離層覆蓋所述鰭部的部分側壁，且所述隔離層表面低于所述鰭部的頂部表面；采用第一氧化工藝在所述n型核心區和p型核心區的鰭部側壁和頂部表面形成第一柵氧層；在所述隔離層和第一柵氧層表面形成分別橫跨所述n型核心區和p型 核心區鰭部的偽柵層，所述偽柵層覆蓋在部分鰭部側壁和頂部上；在所述隔離層和鰭部上形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵層的側壁，且所述介質層暴露出所述偽柵層頂部；去除所述偽柵層，在所述n型核心區的介質層內形成第一溝槽，在所述p型核心區的介質層內形成第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽暴露出所述第一柵氧層；去除第一溝槽底部的第一柵氧層，并暴露出n型核心區的鰭部側壁和頂部表面；采用第二氧化工藝在所述n型核心區暴露出的鰭部側壁和頂部表面形成第二柵氧層，所述第二柵氧層的等效氧化層厚度小于第一柵氧層的等效氧化層厚度；在所述第一柵氧層表面形成填充滿所述第一溝槽的第一柵極結構；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構。

可選的，所述第一氧化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5埃～15埃。

可選的，所述第二氧化工藝為化學氧化工藝。

可選的，所述第二柵氧層的厚度為5埃～15埃。

可選的，所述襯底還包括：n型外圍區和p型外圍區，所述n型外圍區和p型外圍區的襯底表面分別具有鰭部；在形成第一柵氧層之前，采用第三氧化工藝在所述n型外圍區和p型外圍區的鰭部側壁和頂部表面形成第三柵氧層。

可選的，所述偽柵層還橫跨所述n型外圍區和p型外圍區的鰭部。

可選的，在去除所述偽柵層之后，在所述n型外圍區的介質層內形成第三溝槽，在所述p型外圍區的介質層內形成第四溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽暴露出所述第三柵氧層。

可選的，還包括：在所述第三柵氧層表面形成填充滿第三溝槽的第三柵極結構、以及填充滿第四溝槽的第四柵極結構。

可選的，所述第三柵氧層的形成工藝包括原位蒸汽生成工藝；所述第三柵氧層的厚度為15埃～25埃。

可選的，去除第一溝槽底部的第一柵氧層的步驟包括：在所述第一柵氧 層表面形成第一圖形化層，所述第一圖形化層暴露出第一溝槽底部的第一柵氧層；以所述第一圖形化層為掩膜，刻蝕所述第一柵氧層，直至暴露出n型核心區的鰭部側壁和頂部表面為止。

可選的，刻蝕所述第一柵氧層的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性的干法刻蝕工藝。

可選的，在形成第二柵氧層之后，形成第一柵極結構和第二柵極結構之前，進行第一退火工藝。

可選的，所述第一退火工藝為尖峰退火或激光退火。

可選的，所述第一柵極結構包括第一柵介質層、以及位于第一柵介質層上的第一柵極層，所述第一柵極層填充滿所述第一溝槽；所述第二柵極結構包括第二柵介質層、以及位于第二柵介質層上的第二柵極層，所述第二柵極層填充滿所述第二溝槽。

可選的，所述第一柵極結構和第二柵極結構的形成步驟包括：在所述介質層表面、第一溝槽的內壁表面和第二溝槽的內壁表面形成柵介質膜；在形成柵介質膜之后，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膜直至暴露出所述介質層表面為止，在第一溝槽內形成第一柵介質層和第一柵極層，在第二溝槽內形成第二柵介質層和第二柵極層。

可選的，還包括：在形成所述柵介質膜之后，進行第二退火工藝。

可選的，所述鰭部的頂部表面還具有掩膜層。

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壁為止；在回刻蝕所述隔離膜的同時或之后，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。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明的形成方法中，在去除偽柵層之后，在n型核心區形成暴露出第 一柵氧層的第一溝槽，在p型核心區形成暴露出第一柵氧層的第二溝槽。其中，所述第一柵氧層在形成偽柵層之前，采用第一氧化工藝形成于鰭部側壁和頂部表面。在去除所述偽柵層之后，去除第一溝槽底部的第一柵氧層，并以第二氧化工藝在第一溝槽暴露出的鰭部側壁和頂部表面再形成第二氧化層。所述第二氧化層位于第一溝槽內，所述第一溝槽位于n型核心區內，則所述第一溝槽用于形成n型核心區的鰭式晶體管。由于所形成的第二氧化層的等效氧化層厚度小于第一柵氧層，因此，在以所述第二柵氧層作為n型核心區的鰭式晶體管內的柵氧層時，能夠提高n型核心區所形成的鰭式晶體管的性能，同時，所述第二柵氧層內的缺陷或雜質對n型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應的影響較小。因此，在n型核心區形成的鰭式晶體管的性能改善。同時，采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層作為p型核心區形成的鰭式晶體管的柵氧層，而采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層內的缺陷或雜質較少，能夠改善p型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應，從而改善p型核心區的鰭式晶體管的性能。

附圖說明

圖1至圖9是本發明實施例的鰭式晶體管的形成過程的剖面結構示意圖。

具體實施方式

如背景技術所述，隨著半導體器件的密度提高、尺寸縮小，所形成的鰭式場效應晶體管的性能變差、可靠性下降。

經過研究發現，為了進一步縮小器件尺寸、提高器件密度，在鰭式場效應晶體管的基礎上，引入了高k金屬柵晶體管，即以高k介質材料作為柵介質層，以金屬材料作為柵極。而且，為了改善高k介質材料的柵介質層與鰭部之間的結合狀態，在所述高k介質材料的柵介質層與鰭部之間還需要形成柵氧層進行粘合。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，再于柵極溝槽的內壁表面形成高k介質材料的柵介質層。

對于外圍區的鰭式場效應晶體管來說，由于對柵氧層的質量要求較低，且需要柵氧層的厚度較高，因此，外圍區的柵氧層能夠在形成偽柵層之前形 成，而去除所述偽柵層的工藝對所述柵氧層造成的損傷，對外圍區晶體管的性能影響較小。

對于核心區的鰭式場效應晶體管來說，對柵氧層的質量要求較高，受損的柵氧層不僅容易引起經時擊穿(timedependentdielectricbreakdown，簡稱tddb)，引起短溝道效應、減小驅動電流、提高功耗，還容易引起偏壓溫度不穩定效應(biastemperatureinstability，簡稱bti)，所形成的鰭式場效應晶體管性能變差。

為了避免去除偽柵層的刻蝕工藝對核心區柵氧層造成損傷，核心區的柵氧層需要在去除偽柵層之后形成。并且，在去除所述偽柵層之后，采用氧化工藝在鰭部暴露出的頂部和側壁表面形成核心區的柵氧層，形成所述核心區的柵氧層的工藝能夠為原位蒸汽生成(in-situsteamgeneration，簡稱issg)工藝。

所述原位蒸汽生成工藝所形成的核心區柵氧層內缺陷或雜質較少、且密度分布均勻。然而，采用原位蒸汽生成工藝形成的核心區柵氧層具有較厚的等效氧化層厚度(equivalentoxidethickness，簡稱eot)，容易對鰭式場效應晶體管產生不良影響。對于核心區的p型鰭式場效應晶體管來說，其偏壓溫度不穩定效應主要由柵氧層內的缺陷或雜質引起，因此需要采用所述原位蒸汽生成工藝形成p型鰭式場效應晶體管的核心區柵氧層。

然而，對于核心區的n型鰭式場效應晶體管來說，其偏壓溫度不穩定效應主要由高k介質材料的柵介質層的質量決定，而核心區的柵氧層質量的影響因素較小。采用所述原位蒸汽生成工藝形成n型鰭式場效應晶體管的核心區柵氧層，反而容易造成柵氧層的等效氧化層厚度增大，不僅不能改善偏壓溫度不穩定效應，還容易造成所形成的n型鰭式場效應晶體管的性能變差。

為了解決上述問題，本發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n型核心區和p型核心區，所述n型核心區和p型核心區的襯底表面分別具有鰭部，所述襯底表面具有隔離層，所述隔離層覆蓋所述鰭部的部分側壁，且所述隔離層表面低于所述鰭部的頂部表面；采用第一氧化工藝在所述n型核心區和p型核心區的鰭部側壁和頂部表面形成第一 柵氧層；在所述隔離層和第一柵氧層表面形成分別橫跨所述n型核心區和p型核心區鰭部的偽柵層，所述偽柵層覆蓋在部分鰭部側壁和頂部上；在所述隔離層和鰭部上形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵層的側壁，且所述介質層暴露出所述偽柵層頂部；去除所述偽柵層，在所述n型核心區的介質層內形成第一溝槽，在所述p型核心區的介質層內形成第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽暴露出所述第一柵氧層；去除第一溝槽底部的第一柵氧層，并暴露出n型核心區的鰭部側壁和頂部表面；采用第二氧化工藝在所述n型核心區暴露出的鰭部側壁和頂部表面形成第二柵氧層，所述第二柵氧層的等效氧化層厚度小于第一柵氧層的等效氧化層厚度；在所述第一柵氧層表面形成填充滿所述第一溝槽的第一柵極結構；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構。

其中，在去除偽柵層之后，在n型核心區形成暴露出第一柵氧層的第一溝槽，在p型核心區形成暴露出第一柵氧層的第二溝槽。其中，所述第一柵氧層在形成偽柵層之前，采用第一氧化工藝形成于鰭部側壁和頂部表面。在去除所述偽柵層之后，去除第一溝槽底部的第一柵氧層，并以第二氧化工藝在第一溝槽暴露出的鰭部側壁和頂部表面再形成第二氧化層。所述第二氧化層位于第一溝槽內，所述第一溝槽位于n型核心區內，則所述第一溝槽用于形成n型核心區的鰭式晶體管。由于所形成的第二氧化層的等效氧化層厚度小于第一柵氧層，因此，在以所述第二柵氧層作為n型核心區的鰭式晶體管內的柵氧層時，能夠提高n型核心區所形成的鰭式晶體管的性能，同時，所述第二柵氧層內的缺陷或雜質對n型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應的影響較小。因此，在n型核心區形成的鰭式晶體管的性能改善。同時，采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層作為p型核心區形成的鰭式晶體管的柵氧層，而采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層內的缺陷或雜質較少，能夠改善p型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應，從而改善p型核心區的鰭式晶體管的性能。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

圖1至圖9是本發明實施例的鰭式晶體管的形成過程的剖面結構示意圖。

請參考圖1，提供襯底200，所述襯底200包括n型核心區210和p型核心區220，所述n型核心區210和p型核心區220的襯底200表面分別具有鰭部201，所述襯底200表面具有隔離層202，所述隔離層202覆蓋所述鰭部201的部分側壁，且所述隔離層202表面低于所述鰭部201的頂部表面。

在本實施例中，所述襯底200還包括：n型外圍區230和p型外圍區240，所述n型外圍區230和p型外圍區240的襯底200表面分別具有鰭部201。

所述n型核心區210用于形成n型核心器件；所述p型核心區220用于形成p型核心器件；所述n型外圍區230用于形成n型外圍器件；所述p型外圍區240用于形成p型外圍器件。

所述核心器件的密度大于外圍器件密度，且所述核心器件的特征尺寸(criticaldimension，簡稱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。

所述鰭部201的頂部表面還能夠具有掩膜層。所述掩膜層作為刻蝕形成所述鰭部201的掩膜，而且所述掩膜層還能夠在后續工藝過程中，用于保護鰭部201的頂部表面。

在本實施例中，所述襯底200和鰭部201的形成步驟包括：提供半導體基底；在所述半導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201的對應位置和形狀；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述半導體基底，形成所述襯底200和鰭部201。

所述半導體基底為硅襯底、鍺襯底和硅鍺襯底。在本實施例中，所述半導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。

所述掩膜層的形成步驟包括：在所述半導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體基底表面為止，形成所述掩膜層。

在一實施例中，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：自對準雙重圖形化 (self-aligneddoublepatterned，sadp)工藝、自對準三重圖形化(self-alignedtriplepatterned)工藝、或自對準四重圖形化(self-aligneddoubledoublepatterned，saddp)工藝。

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

所述n型外圍區230和n型核心區210的襯底200和鰭部201內還具有第一阱區，所述p型外圍區240和p型核心區220的襯底200和鰭部201內還具有第二阱區。所述第一阱區和第二阱區采用離子注入工藝形成；所述第一阱區和第二阱區能夠在刻蝕半導體基底以形成鰭部201之前形成；或者，所述第一阱區和第二阱區能夠在形成鰭部201之后形成。

在另一實施例中，所述鰭部通過刻蝕形成于襯底表面的半導體層形成；所述半導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。所述半導體層的材料為硅、鍺、碳化硅或硅鍺。

所述隔離層202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側壁為止；在回刻蝕所述隔離膜的同時或之后，去除所述掩膜層。

在本實施例中，在形成所述隔離層202之前，在所述襯底200和鰭部201表面形成襯墊氧化層；在形成所述隔離層202之后，去除暴露出的襯墊氧化層。

在本實施例中，所述隔離層202的材料為氧化硅；所述隔離層202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氣相沉積工藝(fcvd，flowablechemicalvapordeposition)。在其它實施例中，所述隔離膜還能夠采用其它化學氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝形成；所述 其它化學氣相沉積工藝包括等離子體增強化學氣相沉積工藝(pecvd)或高深寬比化學氣相沉積工藝(harp)。

在本實施例中，所述流體化學氣相沉積工藝的步驟包括：在所述襯底200、鰭部201和掩膜層表面形成前驅介質膜；進行退火工藝，使前驅介質膜固化，形成所述隔離膜。

所述平坦化工藝為化學機械拋光工藝(cmp)；在本實施例中，所述化學機械拋光工藝以所述掩膜層作為停止層。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。

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

所述襯墊氧化層的形成工藝為原位蒸汽生成(in-situsteamgeneration，簡稱issg)工藝。所述原位蒸汽生成工藝的參數包括：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具有良好的階梯覆蓋能力，能夠使所形成的襯墊氧化層緊密地覆蓋于鰭部201的側壁表面，而且所形成的襯墊氧化層的厚度均勻。

通過形成所述襯墊氧化層，能夠修復所述襯底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，所述襯墊氧化層還能夠在后續制程中保護鰭部201和襯底200的表面。

請參考圖2，采用第三氧化工藝在所述n型外圍區230和p型外圍區240的鰭部201側壁和頂部表面形成第三柵氧層203。

所述第三柵氧層203用于形成n型外圍區230和p型外圍區240的鰭式晶體管內的柵氧層，用于在n型外圍區230和p型外圍區240增強鰭部201與后續形成的柵介質層之間的結合強度，所述柵介質層的材料為高k介質材料(介電系數大于3.9)。

所述第三柵氧層203的形成步驟包括：采用第三氧化工藝分別在n型核 心區210、n型外圍區230、p型核心區220和p型外圍區240的鰭部201表面形成第三柵氧膜；在所述n型核心區210和p型核心區220的第三柵氧膜表面形成第一圖形化層；以所述第一圖形化層為掩膜，刻蝕所述第三柵氧膜，直至暴露出n型外圍區230和p型外圍區240的鰭部201側壁和頂部表面，形成第三柵氧層203。

所述第三柵氧層203的材料為氧化硅；所述第三柵氧層203的厚度為15埃～25埃。在本實施例中，所述第三柵氧層203的厚度為20埃；所述第三柵氧膜的形成工藝包括原位蒸汽生成工藝；形成所述第三柵氧膜的原位蒸汽生成工藝的參數包括：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，時間為10秒鐘～5分鐘。

請參考圖3，采用第一氧化工藝在所述n型核心區210和p型核心區220的鰭部201側壁和頂部表面形成第一柵氧層204。

所述第一柵氧層204用于核心區210的鰭式晶體管內的柵氧層。由于核心區210用于形成核心器件，而核心器件的器件密度較高，且工作電壓較低，因此，需要使所述第一柵氧層204的物理厚度較小，以滿足縮小器件尺寸的需求，同時，需要使所述第一柵氧層204內的等效氧化層厚度需要較小，以滿足減小工作電壓的需求。

在本實施例中，所述第一柵氧層204的材料為氧化硅；所述第一氧化工藝為原位蒸汽生成工藝。采用原位蒸汽生成工藝形成的第一柵氧層204內，缺陷或雜質較少，所述第一柵氧層204的密度較高，有利于減少p型鰭式晶體管內的偏壓不穩定效應。然而，采用原位蒸汽生成工藝形成的第一柵氧層204的等效氧化層厚度較大，容易使所形成的鰭式晶體管的閾值電壓提高，因此，采用原位蒸氣生成工藝形成第一柵氧層204對鰭式晶體管的性能改善有限。

所述第一柵氧層204的厚度為5埃～15埃；在本實施例中，所述第一柵氧層204的厚度為10埃。所述第一柵氧層204的厚度小于第三柵氧層203的厚度，使得第一柵氧層204能夠降低核心器件的工作電壓。

形成所述第一柵氧層204的原位蒸汽生成工藝的參數包括：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，時間為10秒鐘～5分鐘。由于所述第一柵氧層204的厚度小于第三柵氧層203的厚度，形成所述第一柵氧層204的工藝時間小于形成第三柵氧膜的工藝時間。

請參考圖4，在所述隔離層202和第一柵氧層204表面形成分別橫跨所述n型核心區210和p型核心區220鰭部201的偽柵層205，所述偽柵層205覆蓋在部分鰭部201側壁和頂部上。

在本實施例中，所述偽柵層205還橫跨所述n型外圍區230和p型外圍區240的鰭部201。位于所述n型核心區210、n型外圍區230、p型核心區220或p型外圍區240的偽柵層205能夠為同一偽柵層205或不同偽柵層205。

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202表面、第三柵氧層203表面和第一柵氧層204表面形成偽柵極膜；對所述偽柵極膜進行平坦化；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202和鰭部201表面為止，形成偽柵層205。

在本實施例中，還包括：在所述偽柵層205的側壁表面形成側墻；在所述偽柵層205和側墻兩側的鰭部201內形成源區和漏區。

所述側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。所述側墻的形成步驟包括：采用沉積工藝在所述偽柵層205表面形成側墻膜；回刻蝕所述側墻膜直至暴露出鰭部201表面，形成側墻。

在一實施例中，所述源區和漏區以離子注入工藝形成。在另一實施例中，所述源區和漏區的形成步驟還包括：在所述偽柵層205和側墻兩側的鰭部201內形成凹槽；采用選擇性外延沉積工藝在所述凹槽內形成應力層；在所述應力層內摻雜離子，形成源區和漏區。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。

當所形成的鰭式晶體管為p型鰭式晶體管時，所述應力層的材料為硅鍺，所述應力層內摻雜的離子為p型離子，且所述應力層為σ型應力層。當所形 成的鰭式晶體管為n型鰭式晶體管時，所述應力層的材料為碳化硅，所述應力層內摻雜的離子為n型離子。

請參考圖5，在所述隔離層202和鰭部201上形成介質層206，所述介質層206覆蓋所述偽柵層205的側壁，且所述介質層206暴露出所述偽柵層205頂部。

所述介質層206的形成步驟包括：在所述隔離層202、鰭部201和偽柵層205的表面形成介質膜；平坦化所述介質膜直至暴露出所述偽柵層205的頂部表面為止，形成所述介質層206。

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

在本實施例中，所述介質層206的材料為氧化硅；所述介質膜的形成工藝為流體化學氣相沉積(flowablechemicalvapordeposition，簡稱fcvd)工藝、高密度等離子沉積(highdensityplasma，簡稱hdp)工藝、等離子體增強沉積工藝中的一種或多種。

請參考圖6，去除所述偽柵層205(如圖5所示)，在所述n型核心區210的介質層206內形成第一溝槽211，在所述p型核心區220的介質層206內形成第二溝槽221，所述第一溝槽211和第二溝槽221暴露出所述第一柵氧層204。

在本實施例中，還包括：在去除所述偽柵層205之后，在所述n型外圍區230的介質層206內形成第三溝槽231，在所述p型外圍區240的介質層206內形成第四溝槽241，所述第一溝槽231和第二溝槽221暴露出所述第三柵氧層203。

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包括： 氣體包括碳氟氣體、hbr和cl2中的一種或多種、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。

在另一實施例中，去除所述偽柵層205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和雙氧水的混合溶液。

請參考圖7，去除第一溝槽211底部的第一柵氧層204(如圖6所示)，并暴露出n型核心區210的鰭部201側壁和頂部表面。

所述第一柵氧層204內部的雜質或缺陷較少、較致密，有利于改善p型鰭式晶體管的偏壓不穩定性。然而，所述第一柵氧層204的等效氧化層厚度較大，容易提高鰭式晶體管的閾值電壓，依舊容易對作為核心器件的鰭式晶體管的性能造成影響。尤其是對于作為核心器件的n型鰭式晶體管來說，其偏壓溫度不穩定效應需通過改善高k介質材料的柵介質層的質量得以抑制，因此，即使所述第一柵氧層204作為n型鰭式晶體管的柵氧層，會使得作為核心器件的n型鰭式晶體管的性能變差。

因此，本實施例中，通過去除第一柵氧層204，并在n型核心區210的鰭部201表面形成等效氧化層厚度更小的第二柵氧層，以改善n型核心區210形成的鰭式晶體管的性能。

去除第一溝槽211底部的第一柵氧層204的步驟包括：在所述第一柵氧層204表面形成第一圖形化層207，所述第一圖形化層207暴露出第一溝槽211底部的第一柵氧層204；以所述第一圖形化層207為掩膜，刻蝕所述第一柵氧層204，直至暴露出n型核心區210的鰭部201側壁和頂部表面為止；去除所述第一圖形化層207。

所述第一圖形化層207包括光刻膠層，所述光刻膠層采用涂布工藝和光刻工藝形成。在形成所述光刻膠層之前，還能夠在所述第二溝槽221(如圖6所示)、第三溝槽231(如圖6所示)和第四溝槽241(如圖6所示)內、以及介質層206表面形成抗反射層，所述抗反射層的表面平坦；在所述抗反射層表面形成所述光刻膠層；所述抗反射層用于抑制光刻工藝中的光線漫反射，以提高光刻膠層的圖形精確度。

刻蝕所述第一柵氧層204的工藝為濕法刻蝕工藝或各向同性的干法刻蝕工藝。在本實施例中，所述第一柵氧層204的材料為氧化硅；當采用濕法刻蝕工藝去除所述第一柵氧層204時，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸溶液。當采用各向同性的干法刻蝕工藝去除所述第一柵氧層204時，所述各向同性的干法刻蝕工藝能夠為siconi工藝。

在本實施例中，采用siconi工藝刻蝕去除第一溝槽211底部的第一柵氧層204。所述siconi工藝的參數包括：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。

請參考圖8，采用第二氧化工藝在所述n型核心區210暴露出的鰭部201側壁和頂部表面形成第二柵氧層208，所述第二柵氧層208的等效氧化層厚度小于第一柵氧層204(如圖6所示)的等效氧化層厚度。

所述第二柵氧層208用于作為n型核心區210形成的鰭式晶體管的柵氧層。所述第二柵氧層208的材料為氧化硅；所述第二柵氧層208的形成工藝為化學氧化工藝。

采用化學氧化工藝形成的第二柵氧層208，等效氧化層厚度小于第一柵氧層204，因此，所述第二柵氧層208有利于減小n型核心區210形成的鰭式晶體管的閾值電壓，從而提高作為核心器件的n型鰭式晶體管的性能。

所述化學氧化工藝的步驟包括：采用通入臭氧的水溶液對所述鰭部201暴露出的側壁和頂部表面進行氧化，在所述鰭部201的側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％。

所述第二柵氧層208的厚度為5埃～15埃。在本實施例中，所述第二柵氧層208的厚度為10埃。所述第二柵氧層208的厚度不宜過薄，否則所述第二柵氧層208容發生隧穿，使鰭式晶體管的性能變差；所述第二柵氧層208的厚度也不宜過厚，否則容易使等效氧化層厚度增加，使得鰭式晶體管的閾值電壓增大，則所形成的鰭式晶體管不宜作為核心器件。

請參考圖9，在所述第二柵氧層208表面形成填充滿所述第一溝槽211(如圖8所示)的第一柵極結構212；在所述第一柵氧層204表面形成填充滿所述第二溝槽221(如圖8所示)的第二柵極結構222。

在本實施例中，在形成第二柵氧層208之后，形成第一柵極結構212和第二柵極結構222之前，進行第一退火工藝。所述第一退火工藝為尖峰退火或激光退火。所述第一退火工藝用于消除鰭部201內部和表面、以及第二柵氧層208和第三柵氧層203內的缺陷或雜質。

在本實施例中，還包括：在所述第三柵氧層203表面形成填充滿第三溝槽231(如圖8所示)的第三柵極結構232、以及填充滿第四溝槽241(如圖8所示)的第四柵極結構242。

所述第一柵極結構212包括第一柵介質層、以及位于第一柵介質層上的第一柵極層，所述第一柵極層填充滿所述第一溝槽211；所述第二柵極結構222包括第二柵介質層、以及位于第二柵介質層上的第二柵極層，所述第二柵極層填充滿所述第二溝槽221。

所述第三柵極結構232包括第三柵介質層、以及位于第三柵介質層上的第三柵極層，所述第三柵極層填充滿所述第三溝槽231；所述第四柵極結構242包括第四柵介質層、以及位于第四柵介質層上的第四柵極層，所述第四柵極層填充滿所述第四溝槽241。

所述第一柵極結構212、第二柵極結構222、第三柵極結構232和第四柵極結構242的形成步驟包括：在所述介質層206表面、第一溝槽211、第二溝槽221、第三溝槽231和第四溝槽241的內壁表面形成柵介質膜；在形成柵介質膜之后，形成填充滿所述第一溝槽211、第二溝槽221、第三溝槽231和第四溝槽241的柵極膜；平坦化所述柵極膜和柵介質膜直至暴露出所述介質層206表面為止，在第一溝槽211內形成第一柵介質層和第一柵極層，在第二溝槽221內形成第二柵介質層和第二柵極層，在第三溝槽231內形成第三柵介質層和第三柵極層，在第四溝槽241內形成第四柵介質層和第四柵極層。

所述第一柵介質層、第二柵介質層、第三柵介質層和第四柵介質層的材料為高k介質材料(介電系數大于3.9)；所述高k介質材料包括氧化鉿、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。所述柵介質膜的形成工藝為原子層沉積工藝。

所述第一柵極層、第二柵極層、第三柵極層和第四柵極層的材料包括銅、鎢、鋁或銀；所述柵極膜的形成工藝包括化學氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、電鍍工藝或化學鍍工藝。平坦化所述柵極膜和柵介質膜工藝為化學機械拋光工藝(cmp)。

在一實施例中，在形成所述柵極膜之前，還包括在所述柵介質膜表面形成功函數膜；在所述功函數膜表面形成柵極膜；在平坦化所述柵極膜之后，平坦化所述功函數膜直至暴露出所述介質層206表面為止，形成功函數層。在第一溝槽211和第三溝槽231內形成的功函數層的材料包括n型功函數材料；在第二溝槽221和第四溝槽241內形成的功函數層的材料包括p型功函數材料。

在本實施例中，在形成所述柵介質膜之后，進行第二退火工藝。所述第二退火工藝用于消除第一柵介質層、第二柵介質層、第三柵介質層和第四柵介質層內的缺陷或雜質。而且，所述退火工藝還能夠用于激活位于鰭部201內的源區和漏區內的雜質離子。

綜上，本實施例中，在去除偽柵層之后，在n型核心區形成暴露出第一柵氧層的第一溝槽，在p型核心區形成暴露出第一柵氧層的第二溝槽。其中，所述第一柵氧層在形成偽柵層之前，采用第一氧化工藝形成于鰭部側壁和頂部表面。在去除所述偽柵層之后，去除第一溝槽底部的第一柵氧層，并以第二氧化工藝在第一溝槽暴露出的鰭部側壁和頂部表面再形成第二氧化層。所述第二氧化層位于第一溝槽內，所述第一溝槽位于n型核心區內，則所述第一溝槽用于形成n型核心區的鰭式晶體管。由于所形成的第二氧化層的等效氧化層厚度大于第一柵氧層，因此，在以所述第二柵氧層作為n型核心區的鰭式晶體管內的柵氧層時，能夠提高n型核心區所形成的鰭式晶體管的性能，同時，所述第二柵氧層內的缺陷或雜質對n型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應的影響較小。因此，在n型核心區形成的鰭式晶體管的性能改善。同時，采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層作為p型核心區形成的鰭式晶體管的柵氧層，而采用第一氧化工藝形成的第一柵氧層內的缺陷或雜質較 少，能夠改善p型核心區的鰭式晶體管的偏壓溫度不穩定效應，從而改善p型核心區的鰭式晶體管的性能。

雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。