CN105428413A - 鳍式场效应管及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种鳍式场效应管及其形成方法，包括：提供衬底；在衬底上形成绝缘层、牺牲层；在绝缘层和牺牲层中形成多个开口；在衬底中形成沟槽；在沟槽以及开口中形成鳍；去除剩余的牺牲层使鳍凸出于绝缘层的表面；形成栅极；形成源区和漏区。本发明还提供一种鳍式场效应管，包括：衬底，衬底中具有多个沟槽；形成于沟槽中且凸出于衬底表面的多个鳍，凸出于衬底的鳍截面呈倒梯形；位于鳍之间衬底上的绝缘层，绝缘层的上表面低于鳍的上表面；横跨至少一个鳍且覆盖鳍的侧壁与顶部的栅极；源区和漏区。本发明的有益效果在于：提高了整个鳍式场效应管的性能、提高形成的鳍的精度，并避免了可能发生的隔离材料填充不到位的问题。

Description

鳍式场效应管及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种鳍式场效应管及其形成方法。

背景技术

传统金属氧化半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)中的栅极为平面结构，随着晶体管尺寸不断减小短沟道效应(Shortchanneleffects)变得较为明显，亚阈值电流以及栅泄漏电流的增加影响了MOSFET的整体性能，并使这种传统MOSFET的尺寸难以进一步得到减小。

相比之下，多面栅MOSFET(multigateMOSFET)具有较好的栅控能力，并能够较好的抑制短沟道效应。在这之中，典型的多面栅结构的晶体管为形成在体硅或者绝缘体上的硅(SiliconOnInsulator,SOI)结构上的鳍式场效应管(FinFieldEffectTransistor,FinFET)。

所述鳍式场效应管为立体结构，包括立体地设于衬底上的一个或者多个鳍(Fin)，鳍之间设有绝缘的隔离部件；栅极横跨于鳍上且覆盖在所述鳍的顶部和侧壁。由于这种立体的鳍式场效应管与传统的MOSFET的平面结构有较大区别，部分工艺如果操作不当可能会对形成的鳍式场效应管的电学性能造成影响，因此如何尽量地提升形成的鳍式场效应管结构的性能是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管及其形成方法，以提升鳍式场效应管的性能。

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：

提供衬底；

在所述衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成牺牲层；

在绝缘层和牺牲层中形成多个开口；

去除所述开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成沟槽；

在所述沟槽以及开口中填充半导体材料以形成多个鳍；

去除剩余的牺牲层，使所述鳍的一部分凸出于所述绝缘层的表面；

形成横跨至少一个鳍的栅极，所述栅极覆盖鳍的侧壁与顶部；

在所述栅极两侧的鳍中形成源区和漏区。

可选的，形成鳍的步骤包括：

去除部分绝缘层和牺牲层，以在绝缘层和牺牲层中形成第一开口；去除所述第一开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成第一沟槽；在所述第一沟槽以及第一开口中填充第一半导体材料，以形成第一鳍；

在形成所述第一鳍后，去除部分剩余的绝缘层和牺牲层，以在所述第一鳍之间的绝缘层和牺牲层中形成第二开口；去除所述第二开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成第二沟槽；在所述第二沟槽以及第二开口中填充第二半导体材料，以形成第二鳍。

可选的，形成牺牲层的步骤之后，形成开口的步骤之前，所述形成方法还包括：在所述牺牲层上形成垫氧层；

形成开口的步骤还包括：去除部分所述垫氧层以在绝缘层和牺牲层中形成所述开口；

填充半导体材料以形成鳍的步骤包括：在所述开口中填充半导体材料；以所述垫氧层为研磨停止层，通过化学机械研磨去除部分半导体材料，剩余的半导体材料形成所述鳍。

可选的，形成开口的步骤包括：形成截面呈倒梯形的开口。

可选的，所述开口的侧壁与衬底之间的夹角在85°～89°的范围内。

可选的，形成沟槽的步骤包括：在所述衬底中形成沟槽，所述沟槽的内表面为一球面。

可选的，去除所述开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成沟槽的步骤包括：采用各向同性干法刻蚀方法去除部分衬底，在衬底中形成所述沟槽。

可选的，在所述沟槽以及开口中填充半导体材料的步骤包括：采用外延生长的方式在所述沟槽以及开口中形成所述半导体材料。

可选的，所述绝缘层的材料为氧化硅；所述牺牲层的材料为氮化硅；所述鳍的材料为硅或锗。

可选的，形成鳍的步骤之后，形成栅极的步骤之前，还包括：

对所述鳍进行圆化处理，以使所述鳍露出所述绝缘层的边沿被圆化。

可选的，对鳍进行圆化处理的步骤包括：至少一次氧化所述鳍，并在每次氧化步骤后去除氧化所述鳍所形成的氧化层。

可选的，对鳍进行圆化处理的步骤包括：采用SiCoNi刻蚀工艺对所述鳍的边沿进行刻蚀。

此外，本发明还提供一种鳍式场效应管，包括：

衬底，所述衬底中具有多个沟槽；

形成于沟槽中且凸出于所述衬底表面的多个鳍，凸出于所述衬底的鳍截面呈倒梯形；

位于所述鳍之间衬底上的绝缘层，所述绝缘层的上表面低于鳍的上表面；

横跨至少一个鳍且覆盖鳍的侧壁与顶部的栅极；

形成于所述栅极两侧鳍中的源区和漏区。

可选的，所述鳍的侧壁与衬底之间的夹角在85°～89°的范围内。

可选的，所述鳍凸出于所述绝缘层的边沿为圆角。

可选的，所述沟槽的内表面为一球面。

可选的，所述绝缘层的材料为氧化硅；所述牺牲层的材料为氮化硅；所述鳍的材料为硅或锗。

可选的，所述多个鳍包括多个第一鳍以及设于所述第一鳍之间的第二鳍。

可选的，所述第一鳍的材料与第二鳍的材料不同。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

先提供衬底，然后在衬底上形成绝缘层和牺牲层；通过在所述绝缘层和牺牲层形成开口，并在衬底中形成沟槽，以此来定义将要在所述沟槽以及开口中形成的鳍的位置以及尺寸形状，进而增加了形成鳍的可控性，有利于提高整个鳍式场效应管的性能；另外，由于在形成鳍之前已经形成了绝缘层，在形成鳍后，鳍之间的绝缘层便成为用于使鳍绝缘的隔离部件，无需像现有技术那样先形成沟槽然后在沟槽中填充隔离材料以形成隔离部件，进而避免了隔离材料填充不到位的问题。

可选方案中，在形成第一鳍后，在所述第一鳍之间形成第二鳍可以增加鳍的密度，这种方法能够在形成较高密度的鳍的同时，保证鳍的形成精度，其原因在于，在形成开口时需要采用到光刻工艺，如果需要光刻的图案过于密集会对光刻精度造成影响，本发明将需要形成的鳍拆分为两次形成，保证了每次形成开口时光刻工艺的精度。

可选方案中，形成截面为倒梯形的开口有利于在所述开口中填充半导体材料，进而有利于所述鳍的形成；另一方面，形成截面为倒梯形的开口有利于在不增加开口密集程度的同时，增加后续形成的鳍的宽度，较宽的鳍意味着工作时鳍式场效应管中沟道区的宽度增加，较宽的沟道区本身有利于提高形成的鳍式场效应管的性能；且较宽的鳍可以增加鳍与后续形成的栅极之间的接触面积，可以优化鳍式场效应管工作时栅极对沟道区的栅控能力。

可选方案中，在衬底中形成内表面为球面的沟槽，在所述沟槽中填充半导体材料以形成鳍时，半导体材料晶粒的生长方向一般垂直于其生长表面，因而沿衬底表面水平方向的晶粒生长容易相互抵消；而垂直衬底表面方向生长的晶粒可以一直朝沟槽的开口处生长，直至形成鳍。这种结构的沟槽能够仅保留朝向所述开口方向的生长的晶粒，使形成的鳍材料中的晶粒均具有较为单一的晶向(垂直于沟槽底部，也就是垂直于衬底的方向)，这有利于减少形成鳍时容易产生的错位缺陷(dislocationdefect)，提高形成的鳍的电学性能。

附图说明

图1至图11是本发明鳍式场效应管的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图；

图12是本发明鳍式场效应管一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现有技术形成的鳍式场效应管的性能不够优良，通过鳍式场效应管的制备方法分析提高鳍式场效应管的性能方法：在形成鳍式场效应管的鳍(Fin)时，通常是先通过光刻工艺在衬底上形成多个沟槽，所述沟槽用于形成隔离部件，例如浅沟槽隔离(ShallowTrenchIsolation,STI)。而位于沟槽之间的衬底相对于沟槽凸起，用于形成鳍。但是随着鳍式场效应管尺寸不断减小，需要形成尺寸更小的鳍，且图形更为密集，这对光刻工艺提出了更高的要求，容易出现形成的鳍不符合设计预期的问题，从而影响了鳍式场效应管的性能。

此外，由于形成的沟槽尺寸也相应地减小，增加了形成隔离部件的难度。而沟槽尺寸的减小，增加了在沟槽中填充隔离材料的难度，如果隔离材料填充不到位，将影响形成隔离部件的隔离效果，进而容易影响鳍式场效应管的性能。

为此，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，以尽量形成性能较为理想的鳍式场效应管。

在本实施例中，所述鳍式场效应管的形成方法包括以下步骤：

提供衬底；在所述衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成牺牲层；在绝缘层和牺牲层中形成多个开口；去除从所述开口中露出的部分衬底，以在所述衬底中形成沟槽；在所述沟槽以及开口中填充半导体材料以形成鳍；去除剩余的牺牲层，使所述鳍的一部分凸出于所述绝缘层的表面；形成横跨至少一个鳍的栅极，所述栅极覆盖鳍的侧壁与顶部；在所述栅极两侧的鳍中形成源区和漏区。

通过上述步骤，能够增加对于形成鳍的可控性，因为在衬底中形成的沟槽可以定义形成鳍的位置，而在所述绝缘层和牺牲层形成的开口则可以定义形成的鳍的尺寸，进而利于增加形成的鳍的精度，提高整个鳍式场效应管的性能。另外，由于在形成鳍之前已经形成了绝缘层，在形成鳍后，鳍之间的绝缘层便成为用于使鳍绝缘的隔离部件，无需像现有技术那样先形成沟槽然后在沟槽中填充隔离材料以形成隔离部件，进而避免了隔离材料填充不到位的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1至图11，为本发明鳍式场效应管的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图。

首先参考图1，提供衬底100；本实施例中所述衬底100为硅衬底；

在所述衬底100上形成绝缘层110。所述绝缘层110用于在后续作为形成的多个鳍之间的隔离部件。

在本实施例中，所述绝缘层110可以采用二氧化硅作为材料。具体来说，可以形成厚度为10～100纳米的绝缘层，但是此数值仅仅是一个例子，在实际操作中，形成的绝缘层110的厚度应当根据实际情况进行调整。

在所述绝缘层110上形成牺牲层120。在后续步骤中，所述牺牲层120用于定义后续形成的鳍的尺寸以及形状的开口。在形成鳍后，所述牺牲层120将被去除。

具体来说，在本实施例中，为了方便后续去除牺牲层120同时减小对周围器件的影响(例如，对绝缘层110以及后续形成的鳍的影响)，可以采用氮化硅作为形成所述牺牲层120的材料，这种材料对于绝缘层110的材料(本实施例中为二氧化硅)以及鳍的材料的选择比较大，并且比较容易被去除。

但是需要说明的是，本发明旨在形成易于被去除且对周围部件影响较小的牺牲层120，牺牲层120的具体材料应当根据实际情况进行选择，本发明对此并不做限定。

此外，本实施例中，所述牺牲层120的厚度范围在10～100纳米内，但是同样的，此数值仅为配合本实施例中将要形成的鳍式场效应管而制定的尺寸范围，本发明对此并不做限定。

在本实施例中，在形成牺牲层120之后，还包括以下步骤：在所述牺牲层120上形成垫氧层130，所述垫氧层130可以采用氧化物作为材料，用于在后续形成鳍的步骤中，作为研磨停止层。

需要说明的是，本实施例以分别形成N型鳍式场效应管(NFET)以及P型鳍式场效应管(PFET)的方法为例，具体地，首先形成NFET：

参考图2，所述形成NFET的第一鳍的步骤包括：去除部分垫氧层130、绝缘层110以及牺牲层120，以在剩余的垫氧层130、绝缘层110以及牺牲层120中形成露出部分衬底100的第一开口210，所述第一开口210用于定义后续形成的第一鳍的形状、尺寸以及位置。

具体的，本实施例可以形成截面为倒梯形的第一开口210，也就是说，开口的侧壁与衬底之间并不垂直，且所述第一开口210的口径上大下小。一方面，这种倒梯形开口有利于后续步骤中所述第一鳍的形成，另一方面，这种倒梯形开口有利于在尽量不增加形成的开口的密集程度的同时，增加后续形成的第一鳍的宽度，因为在后续形成第一鳍并去除牺牲层120后，凸出于衬底100以及绝缘层110的第一鳍的截面同样为倒梯形，也就是说，第一鳍的顶面相对于底面更宽，而较宽的第一鳍意味着在鳍式场效应管工作时，沟道区的宽度增加，较宽的沟道区有利于提高形成的鳍式场效应管的性能，且较宽的第一鳍可以增加与后续形成的栅极之间的接触面积，这在一定程度上优化了鳍式场效应管工作时，栅极的对于沟道区的栅控能力。

具体的，在本实施例中，可以使所述第一开口210的侧壁与衬底100(也就是水平方向)之间的夹角α在91°～95°的范围内，在此范围内可以使所述第一开口210的侧壁在具有一定倾斜程度的同时，又不至于过于倾斜而导致第一开口210的入口变得过大，从而可以防止后续形成的第一鳍的顶面过宽而影响整个鳍式场效应管中各个鳍的布置。

在本实施例中，可以采用干法刻蚀的方式形成所述第一开口210，这种方法比较容易控制形成的第一开口210的形貌，也就是比较容易控制第一开口210侧壁的倾斜程度。但是本发明对此不做限定。

参考图3，在形成所述第一开口210以露出衬底100后，去除部分露出的衬底100，以在所述衬底100中形成第一沟槽220。在后续形成第一鳍的步骤中，所述第一鳍将形成于所述第一开口210以及所述第一沟槽220中。

在本实施例中，可以形成内表面为球面的第一沟槽220(并非完美球面)，也就是说，所述第一沟槽220的截面呈大致的圆形，这样有利于后续形成的第一鳍的质量，因为在形成第一鳍的过程中，第一鳍材料中不规则方向的晶粒容易相互抵消，因为第一鳍材料的晶粒的生长方向一般垂直于其生长表面，而形成于球面的沟槽侧壁的大部分晶粒生长至一定程度时相互抵靠，进而相互抵消；而从沟槽底部生长的晶粒的晶向为大致竖直向上的方向，可以一直朝沟槽的开口处生长，直至形成第一鳍。这种结构的沟槽能够仅保留朝向所述开口方向的生长的晶粒，使形成的第一鳍中的晶粒均具有较为单一的晶向(垂直于沟槽底部，也就是垂直于衬底的方向)，这有利于减少形成第一鳍时容易产生的错位缺陷(dislocationdefect)，提高形成的第一鳍的电学性能，进而提升鳍式场效应管的性能。

具体来说，本实施例可以通过各向同性干法刻蚀形成所述第一沟槽220，这种刻蚀方法在各方向刻蚀速率大致相同，容易形成本实施例中内表面为球面的第一沟槽220。但是本发明对是否必须采用这种方法形成第一沟槽220不作限定。

结合参考图4和图5，在所述第一沟槽220以及第一开口210中填充第一半导体材料以形成第一鳍300。

在本实施例中，可以采用外延生长的方式形成所述第一半导体材料。外延生长方式所形成的第一半导体材料晶粒的生长方向更容易控制，在外延生长时第一半导体材料中朝着不规则方向的生长的晶粒能够基本上相互抵消，而仅保留了朝所述第一开口210方向的生长的晶粒，使形成的第一半导体材料具有较为单一的晶向分布，进而具有较好的电学的性能。

在本实施例中，所述第一半导体材料可以是硅或者III-V族材料，例如锗材料的第一半导体材料。硅或者III-V族材料与本实施例中氮化硅材料的牺牲层120之间的刻蚀选择比较大，有利于后续步骤中去除所述牺牲层120，同时减小去除所述牺牲层120的步骤对其他部件的影响。但是本发明对采用何种材料形成所述第一半导体材料不做限定。

由于第一开口210的侧壁与衬底100(也就是水平方向)之间的夹角α在91°～95°的范围内，填充所述第一开口210形成的第一鳍300与衬底100(也就是水平方向)之间的夹角在85°～89°的范围内。

结合参考图5，由于通过外延生长形成的第一半导体材料的材料过多而覆盖在第一开口210的表面，本实施例采用化学机械研磨的方式去除多余的第一半导体材料。具体地，所述化学机械研磨以以所述垫氧层130为研磨停止层，在化学机械研磨之后形成所述第一鳍300。

由于本次形成第一鳍300的步骤用于形成NFET，本实施例在形成所述第一鳍300时，还可以直接对所述第一鳍300进行N型的原位掺杂(in-situdoping)，以形成NFET器件的沟道区。

参考图6，在所述第一鳍300之间形成PFET的第二鳍。分两个步骤形成NFET和PFET中的第一、第二鳍的原因在于，形成鳍需要刻蚀垫氧层130、绝缘层110、牺牲层120以及衬底100以形成开口和沟槽，鳍形成于所述开口和沟槽中；而形成开口和沟槽通常需要采用光刻工艺，如果一次形成NFET和PFET中的开口和沟槽，可能导致光刻图案过于密集，这可能导致图案的精确度降低，这会导致形成的鳍的形貌不符合设计预期从而影响了鳍式场效应管的性能。

本实施例将所要形成的鳍分为两次形成，可以使每次曝光时所使用的掩模版图案不至于太密集，有利于保证图案转移的精度，也就是保证形成的鳍的精度，进而有利于提升鳍式场效应管的性能。

另外的好处在于，可以分别采用不同的材料形成N型掺杂的第一鳍300以及P型掺杂第二鳍，也就是说，可以在两次形成鳍的步骤中分别形成不同半导体材料的鳍。

需要说明的是，本发明对执行形成鳍的步骤的次数不做限定，在本发明的其它实施例中，也可以仅形成一次鳍，或者按照上述循环多次形成鳍。

此次形成第二鳍的步骤可以与之前的形成第一鳍300的步骤相同，即去除相邻的第一鳍300之间部分剩余的垫氧层130、绝缘层110和牺牲层120，以在垫氧层130、绝缘层110和牺牲层120中形成露出部分衬底100的第二开口240；然后，去除部分从所述第二开口240中露出的衬底100，以在所述衬底中形成第二沟槽230，所述第二开口240以及第二沟槽230用于定义后续步骤中形成的第二鳍的形状、位置以及尺寸。

具体的，形成第二开口240以及第二沟槽230的方式可以与上述形成第一开口210、第一沟槽220的方式相同。

结合参考图7，在所述第二沟槽230以及第二开口240中填充第二半导体材料，以形成第二鳍400。

形成第二半导体材料的方式可以与上述形成第一半导体材料的方式相同，也就是采用外延生长的方式，但是本发明对此不做限定。

由于所述第二鳍400为PFET中的鳍，在本实施例中，可以形成锗材料的第二半导体材料，但是本发明对此不做限定，硅或III-V族材料也可作为第二鳍400的材料。

由于本次形成鳍的步骤用于形成PFET，在形成所述第二半导体材料时，还可以直接对所述第二半导体材料进行P型的原位掺杂(in-situdoping)，以形成PFET器件的沟道区。

参考图8，由于通过外延生长形成的第二半导体材料的材料过多而覆盖在第二开口240的表面，本实施例采用化学机械研磨的方式去除多余的第二半导体材料。具体地，所述化学机械研磨以所述垫氧层130为研磨停止层，在化学机械研磨之后形成所述第二鳍400。

在本实施例中，与第一鳍300相同，所述第二鳍400与衬底100(也就是水平方向)之间的夹角在85°～89°的范围内

参考图9，去除剩余的牺牲层120，以露出剩余的绝缘层110，并使所述第一鳍300以及第二鳍400凸出于所述绝缘层110；此时，剩余的绝缘层110便成为隔开相邻的鳍的隔离部件。

参考图10，在本实施例中，在去除剩余的牺牲层120后，还包括对所述第一鳍300以及第二鳍400进行圆化处理，以使所述第一鳍300以及第二鳍400露出所述绝缘层110的边沿被圆化，以形成圆角301。在鳍式场效应管工作时，这种具有圆角301的第一鳍300以及第二鳍400可以减小漏电流，另一方面也可以提高载流子的迁移率，进而有利于提升鳍式场效应管的电学性能。因为具有圆角的第一鳍300以及第二鳍400的表面较为光滑，可以防止不光滑表面造成的电子散射问题，进而有利于增加沟道中电子的传输，进而提高鳍式场效应管的性能。

具体的，在本实施例中，可以采用氧化—形成氧化层—去除氧化层的方式，消耗位于第一鳍300以及第二鳍400边沿的部分材料，进而形成所述圆角301。

其原因在于，边沿部分与氧气相接触的接触角较大，氧化时形成的氧化层厚也度较大，相应的，去除氧化层时边沿处被去除的量也较多；与此同时，第一鳍300以及第二鳍400在非边沿部分的表面与氧气的相接触的接触角较小，氧化时形成的氧化层的厚度较小，因而去除氧化层时被去除的量也较小。以此方式反复循环，可以将第一鳍300以及第二鳍400的边沿逐渐圆化，进而得到所述的圆角301。

但是，以上的圆化方式仅为本实施所采用，本发明对于采用何种方式形成圆角并不做限定，在本发明的其它实施例中，还可以采用一些刻蚀速率较慢的刻蚀气体。

例如，还可以采用SiCoNi工艺刻蚀所述第一鳍300以及第二鳍400。SiCoNi工艺的刻蚀强度较低，能够在没有电浆和粒子轰击的环境中去除氧化物材料，进而降低了对其它材料(例如本实施例中未被氧化的鳍)的影响。在这种刻蚀工艺当中，NH₄F为去除氧化物的主要刻蚀气体；基于相同的原理，第一鳍300以及第二鳍400边沿部分与刻蚀气体接触角比较大，被刻蚀的速率也较快，而非边沿的部分与刻蚀气体的接触角较小，去除速率较慢，这样同样可以实现圆化所述第一鳍300以及第二鳍400的目的。

但是需要说明的是，本发明对于是否必须形成具有圆角的第一鳍300以及第二鳍400不做限定。

参考图11，在形成第一鳍300以及第二鳍400后，在所述衬底100上形成横跨至少一个鳍(第一鳍300或第二鳍400)的栅极420，所述栅极420覆盖鳍(第一鳍300或第二鳍400)的侧壁与顶部。

在本实施例中，在所述第一鳍300以及第二鳍400与栅极420之间还设有栅氧层410。栅氧层410为现有技术，本发明对此不做赘述，也不作任何限定。

具体的，由于在本实施例中形成的第一鳍300以及第二鳍400均带有圆角，且横跨于所述第一鳍300以及第二鳍400的栅极420通常采用沉积的方式形成，因此形成的栅极420的边沿也可能为圆角。但是本发明对此不做限定。

相应地，为了解决背景技术的问题，本发明还提供一种鳍式场效应管，参考图12，示出了本发明鳍式场效应管一实施例的示意图，所述鳍式场效应管包括：

衬底100`，所述衬底100`中具有多个沟槽；

形成于沟槽中且凸出于所述衬底100`表面的多个鳍(包括图中的第一鳍300`以及第二鳍400`)，凸出于所述衬底的鳍截面呈倒梯形；

位于所述鳍之间的衬底100`上的绝缘层110`，所述绝缘层110`的上表面低于所述鳍的上表面；

横跨至少一个鳍且覆盖鳍的侧壁与顶部的栅极420`；

形成于所述栅极420`两侧鳍中的源区和漏区。

一方面，截面呈倒梯形的鳍有利于使鳍的顶面相对于底面更宽，而较宽的鳍意味着在鳍式场效应管工作时，沟道区的宽度增加，较宽的沟道区有利于提高形成的鳍式场效应管的性能；

另一方面，较宽的鳍可以增加与栅极420`之间的接触面积，这在一定程度上优化了鳍式场效应管工作时栅极420`的对于沟道区的栅控能力。

具体的，在本实施例中，可以使所述鳍与衬底100`(也就是水平方向)之间的夹角β在85°～89°的范围内，在此范围内可以使所述鳍的侧壁在具有一定倾斜程度的同时，又不至于过于倾斜而影响整个鳍式场效应管中各个鳍的布置。

在本实施例中，所述鳍凸出于所述绝缘层110`的边沿为圆角，这种形状的鳍可以减小漏电流，另一方面也可以提高载流子的迁移率，进而有利于提升鳍式场效应管的电学性能。

但是需要说明的是，圆角的鳍仅为本实施例所采用，本发明对于所述鳍是否必须是圆角并不做限定。

在本实施例中，所述沟槽的内表面为一球面，所述球面可能不是完美球面，也就是说，所述沟槽的截面呈大致的圆形。这样有利于后续形成的鳍的质量，因为在形成鳍的过程中，鳍材料中不规则方向的晶粒容易相互抵消，因为鳍材料的晶粒的生长方向一般垂直于其生长表面，而形成于球面的沟槽侧壁的大部分晶粒生长至一定程度时相互抵靠，进而相互抵消；而从沟槽底部生长的晶粒的晶向为大致竖直向上的方向，可以一直朝沟槽的开口处生长，直至形成鳍。这种结构的沟槽能够仅保留朝向所述开口方向的生长的晶粒，使形成的鳍中的晶粒均具有较为单一的晶向(垂直于沟槽底部，也就是垂直于衬底的方向)，这有利于减少形成鳍时容易产生的错位缺陷(dislocationdefect)，提高形成的鳍的电学性能，进而提升鳍式场效应管的性能。

在本实施例中，所述多个鳍包括多个第一鳍300`以及设于所述第一鳍300`之间的第二鳍400`，也就是说，所述第一鳍300`、第二鳍400`相互间隔设置，第一鳍300`、第二鳍400`可以分别用于不同的期间，例如，分别用于NFET和PFET，这样有利于提高整个MOSFET的集成密度。

在本实施例中，由于第一鳍300`、第二鳍400`可以分别作为NFET、PFET中的鳍，所述第一鳍300`以及第二鳍400`的材料可以为硅或锗，且第一鳍300`以及第二鳍400`的材料可以不同，例如，所述第一鳍300`的材料为硅，第二鳍400`的材料为锗。但是本发明对第一鳍300`以及第二鳍400`的材料是否必须不同不作限定，第一鳍300`以及第二鳍400`的材料也可以相同，例如均为硅，或者均为锗，或者均为III-V族材料等。

另外，在本实施例中，所述栅极420`和第一鳍300`、第二鳍400`之间还具有栅氧层410`，此处为现有技术，本发明对此不做赘述，也不作任何限定。

此外需要说明的是，前文所述的形成方法可以但不限于形成所述鳍式场效应管。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成牺牲层；

在绝缘层和牺牲层中形成多个开口；

去除所述开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成沟槽；

在所述沟槽以及开口中填充半导体材料以形成多个鳍；

去除剩余的牺牲层，使所述鳍的一部分凸出于所述绝缘层的表面；

形成横跨至少一个鳍的栅极，所述栅极覆盖鳍的侧壁与顶部；

在所述栅极两侧的鳍中形成源区和漏区。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成鳍的步骤包括：

去除部分绝缘层和牺牲层，以在绝缘层和牺牲层中形成第一开口；去除所述第一开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成第一沟槽；在所述第一沟槽以及第一开口中填充第一半导体材料，以形成第一鳍；

在形成所述第一鳍后，去除部分剩余的绝缘层和牺牲层，以在所述第一鳍之间的绝缘层和牺牲层中形成第二开口；去除所述第二开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成第二沟槽；在所述第二沟槽以及第二开口中填充第二半导体材料，以形成第二鳍。

3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成牺牲层的步骤之后，形成开口的步骤之前，所述形成方法还包括：在所述牺牲层上形成垫氧层；

形成开口的步骤还包括：去除部分所述垫氧层，以在绝缘层和牺牲层中形成所述开口；

填充半导体材料以形成鳍的步骤包括：在所述开口中填充半导体材料；以所述垫氧层为研磨停止层，通过化学机械研磨去除部分半导体材料，剩余的半导体材料形成所述鳍。

4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成开口的步骤包括：形成截面呈倒梯形的开口。

5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述开口的侧壁与衬底之间的夹角在85°～89°的范围内。

6.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成沟槽的步骤包括：在所述衬底中形成沟槽，所述沟槽的内表面为一球面。

7.如权利要求1或6所述的形成方法，其特征在于，去除所述开口露出的部分衬底，以在所述衬底中形成沟槽的步骤包括：采用各向同性干法刻蚀方法去除部分衬底，在衬底中形成所述沟槽。

8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述沟槽以及开口中填充半导体材料的步骤包括：采用外延生长的方式在所述沟槽以及开口中形成所述半导体材料。

9.如权利要求1或8所述的形成方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅；所述牺牲层的材料为氮化硅；所述鳍的材料为硅或锗。

10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成鳍的步骤之后，形成栅极的步骤之前，还包括：

对所述鳍进行圆化处理，以使所述鳍露出所述绝缘层的边沿被圆化。

11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，对鳍进行圆化处理的步骤包括：至少一次氧化所述鳍，并在每次氧化步骤后去除氧化所述鳍所形成的氧化层。

12.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，对鳍进行圆化处理的步骤包括：采用SiCoNi刻蚀工艺对所述鳍的边沿进行刻蚀。

13.一种鳍式场效应管，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底中具有多个沟槽；

形成于沟槽中且凸出于所述衬底表面的多个鳍，凸出于所述衬底的鳍截面呈倒梯形；

位于所述鳍之间衬底上的绝缘层，所述绝缘层的上表面低于鳍的上表面；

横跨至少一个鳍，且覆盖鳍的侧壁与顶部的栅极；

形成于所述栅极两侧鳍中的源区和漏区。

14.如权利要求13所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述鳍的侧壁与衬底之间的夹角在85°～89°的范围内。

15.如权利要求13所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述鳍凸出于所述绝缘层的边沿为圆角。

16.如权利要求13所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述沟槽的内表面为一球面。

17.如权利要求13所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅；所述牺牲层的材料为氮化硅；所述鳍的材料为硅或锗。

18.如权利要求13所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述多个鳍包括多个第一鳍以及设于所述第一鳍之间的第二鳍。

19.如权利要求18所述的鳍式场效应管，其特征在于，所述第一鳍的材料与第二鳍的材料不同。