CN105448728A

CN105448728A - 鳍式场效应管的形成方法

Info

Publication number: CN105448728A
Application number: CN201410437370.1A
Authority: CN
Inventors: 禹国宾
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: CN105448728B

Abstract

一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部侧壁表面晶面为(110)；形成覆盖于第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面的掩膜层；刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度的第二鳍部，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜；去除表面活性剂膜以及掩膜层。本发明在形成具有不同高度的鳍部的同时，防止鳍部的宽度尺寸偏离预定目标，防止刻蚀工艺对鳍部宽度尺寸造成不良影响。

Description

鳍式场效应管的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。

然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。

因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。

当前需要鳍式场效应管具有不同高度的鳍部，以满足不同器件性能的需求。例如，对于逻辑和存储器的晶体管的要求是不同的，逻辑晶体管要求较高高度的鳍部，存储器晶体管则要求相对较低高度的鳍部。如何在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部，成为当前研究的主要方向之一。

然而，现有技术在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部时，形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是如何形成具有不同高度鳍部的鳍式场效应管，且避免鳍部的宽度尺寸受到工艺影响。

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：提供具有第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部具有第一高度，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部侧壁表面晶面为(110)；形成覆盖于第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面的掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度的第二鳍部，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；去除所述表面活性剂膜以及掩膜层，第一初始鳍部为具有第一高度的第一鳍部。

可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，且湿法刻蚀的刻蚀液体中溶解有表面活性剂。

可选的，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇。

可选的，所述刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液。

可选的，所述四甲基氢氧化铵溶液中，四甲基氢氧化铵与去离子水的质量百分比为0.5％至25％，溶液温度为5度至90度。

可选的，所述表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1％至1％。

可选的，所述湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率大于对晶面(110)的刻蚀速率。

可选的，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(100)的刻蚀速率为0.1μm/min至0.5μm/min，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(110)的刻蚀速率为0至0.05μm/min。

可选的，将所述第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部。

可选的，采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜。

可选的，所述掩膜层的材料为光刻胶、氧化硅或氮化硅。

可选的，在形成掩膜层之前，还包括步骤：形成覆盖所述第一初始鳍部和第二初始鳍部的表面、以及第一初始鳍部和第二初始鳍部之间的衬底表面的隔离膜，且所述隔离膜顶部高于第一初始鳍部顶部；平坦化所述隔离膜直至与第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的隔离膜形成隔离层，且所述隔离层顶部低于第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部。

可选的，所述第一高度指第一初始鳍部顶部表面和第二初始鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。

可选的，所述第二高度指第二鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。

可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀初始衬底形成表面具有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底。

可选的，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CF₄、Si₂F₆、HCl、HBr或Cl₂中的一种或几种。

可选的，所述刻蚀气体还包括He、Ar或N₂。

可选的，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部为分立的不同初始鳍部或同一初始鳍部。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供表面形成有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底，且第一初始鳍部和第二初始鳍部高度相同，第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，侧壁表面晶面为(110)；在第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面形成掩膜层；以掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部形成具有第二高度的第二鳍部，从而形成具有不同高度的鳍部。同时，本发明实施例在刻蚀过程中，第二初始鳍部表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，且晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；所述表面活性剂膜阻挡刻蚀工艺对第二初始鳍部侧壁表面进行刻蚀，使得形成的第二鳍部的宽度尺寸与第二初始鳍部宽度尺寸一致，并且第二鳍部侧壁表面具有良好形貌，从而提高形成的鳍式场效应管的电学性能。

进一步，若将待刻蚀去除的第二初始鳍部称为上部分第二初始鳍部，剩余的第二初始鳍部称为下部分第二初始鳍部，那么在刻蚀过程中，要求下部分第二初始鳍部侧壁表面完全被表面活性剂所覆盖，以保证形成的第二鳍部侧壁未被刻蚀。为此本发明实施例将第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，保证下部分第二初始鳍部侧壁表面完全被表面活性剂所覆盖，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，进一步提高形成的第二鳍部的侧壁形貌，进一步提高鳍式场效应管的电学性能。

进一步，若刻蚀液体中表面活性剂含量过少，则表面活性剂难以完全覆盖第二初始鳍部侧壁表面；若刻蚀液体中表面活性剂含量过多，则会刻蚀工艺的刻蚀速率。因此本发明实施例中表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1％至1％，既保证表面活性剂膜对第二初始鳍部侧壁表面的覆盖能力好，又保证刻蚀工艺对第二初始鳍部顶部表面具有较高的刻蚀速率，减少刻蚀工艺对第二鳍部造成的不良影响。

更进一步，本发明实施例中表面活性剂的材料为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇，所述表面活性剂易溶于去离子水，可采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜，且不会伤及第二鳍部。

附图说明

图1至图2为一实施例鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图；

图3至图8为本发明另一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图；

图9至图13为本发明又一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术在同一晶圆上制造具有不同高度的鳍部时，形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。

针对鳍式场效应管的形成方法进行研究，为了形成具有不同高度的鳍部，鳍式场效应管的形成过程包括以下步骤：

请参考图1，提供包括第一区域和第二区域的衬底100，所述第一区域衬底100表面形成有第一初始鳍部101，所述第二区域衬底100表面形成有第二初始鳍部102，所述第一初始鳍部101和第二初始鳍部102具有第一高度以及宽度W1；在所述衬底100表面形成隔离层103，且所述隔离层103顶部低于第一初始鳍部101、第二初始鳍部102顶部。

请参考图2，在所述第一初始鳍部101表面以及第一区域的隔离层103表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部102(请参考图1)，形成具有第二高度的第二鳍部104。

所述第二鳍部104具有宽度W2，且W2小于W1，因此形成的第二鳍部104的宽度尺寸与第二初始鳍部102的宽度尺寸不同，第二鳍部104的宽度尺寸偏离预定目标，造成工艺失效。

经研究发现，为了降低刻蚀工艺对第一初始鳍部101和第二初始鳍部102造成的刻蚀损伤，通常采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部102以形成第二鳍部104。然而，由于湿法刻蚀工艺具有各向同性特性，在刻蚀第二初始鳍部102顶部表面的同时，所述湿法刻蚀工艺还对第二初始鳍部102侧壁表面进行了刻蚀，进而导致形成的第二鳍部104宽度尺寸减小。

进一步研究发现，由于第一初始鳍部101和第二初始鳍部102为刻蚀初始衬底后形成的，第一初始鳍部101和第二初始鳍部102的顶部表面具有晶面(100)，第一初始鳍部101和第二初始鳍部102的侧壁表面具有晶面(110)，利用晶面(110)和晶面(100)表面特性的不同，在刻蚀工艺过程中，在第二初始鳍部102侧壁表面形成保护层，则能有效的防止第二初始鳍部102侧壁表面被刻蚀。

为此，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，提供具有第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部具有第一高度，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部侧壁表面晶面为(110)；形成覆盖于第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面的掩膜层；采用刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度的第二鳍部，且在刻蚀工艺过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；去除所述表面活性剂膜以及掩膜层，第一初始鳍部为具有第一高度的第一鳍部。本发明在刻蚀过程中在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，以防止刻蚀工艺对第二初始鳍部侧壁造成刻蚀，在形成具有不同高度鳍部的同时，使形成的鳍部具有良好的宽度尺寸。

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。

图3至图8为本发明另一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。

请参考图3，提供具有第一区域I和第二区域II的衬底200，所述第一区域I衬底200表面形成有第一初始鳍部201，所述第二区域II衬底200表面形成有第二初始鳍部202，所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202具有相同的高度。

所述衬底200为后续形成鳍式场效应管提供工作平台。所述衬底200的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓，所述衬底200也可以为绝缘体上的硅衬底；所述衬底200表面还可以形成有若干界面层或外延层以提高鳍式场效应管的电学性能。

本实施例中，所述衬底200的材料为硅。

所述第一区域I用于定义后续形成的第一鳍部所在的工作平台区域，所述第二区域II用于定义后续形成的第二鳍部所在的工作平台区域，所述第一区域I和第二区域II可以相邻也可以相隔。本实施例中第一区域I和第二区域II相邻。

本实施例以后续形成的第一鳍部具有第一高度，第二鳍部具有第二高度，且第一鳍部的第一高度大于形成的第二鳍部的第二高度为例做示范性说明。

本实施例以第一初始鳍部201和第二初始鳍部202为分立的不同初始鳍部为例做示范性说明。采用干法刻蚀工艺刻蚀初始衬底形成表面具有第一初始鳍部201和第二初始鳍部202的衬底200。

所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CF₄、Si₂F、HCl、HBr或Cl₂中的一种或几种，所述刻蚀气体还包括He、Ar或N₂。

所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202为采用干法刻蚀工艺刻蚀初始衬底形成的。所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202侧壁表面晶面为(110)。

作为一个实施例，形成所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202的工艺步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底包括第一区域I和第二区域II，所述初始衬底表面形成有图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀部分厚度的初始衬底至形成衬底200，在第一区域I衬底200表面形成第一初始鳍部201，在第二区域II衬底200表面形成第二初始鳍部202。

所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部201具有相同的高度，此时的高度指的是：第一初始鳍部201、第二初始鳍部202顶部表面到衬底200表面的垂直距离。

在其他实施例中，也可以采用双重图形化法形成第一初始鳍部和第二初始鳍部，形成第一鳍部和第二鳍部的工艺步骤包括：提供初始衬底；在所述初始衬底表面形成图形化的牺牲层；形成覆盖于初始衬底表面以及图形化的牺牲层表面的侧墙膜；采用无掩膜刻蚀工艺回刻蚀所述侧墙膜，形成覆盖于牺牲层侧壁的侧墙；去除所述牺牲层；以所述侧墙为掩膜，刻蚀部分厚度的初始衬底至形成衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域，第一区域衬底表面形成第一初始鳍部，第二区域衬底表面形成第二初始鳍部。

请参考图4，形成覆盖所述第一初始鳍部201和第二初始鳍部202的表面以及第一初始鳍部201和第二初始鳍部202之间的衬底200表面的隔离膜，且所述隔离膜顶部高于第一初始鳍部201和第二初始鳍部202顶部；平坦化所述隔离膜直至与第一初始鳍部201和第二初始鳍部202顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的隔离膜至形成隔离层203，且所述隔离层203顶部低于第一初始鳍部201和第二初始鳍部202顶部。

所述隔离层203用于隔离相邻的第一初始鳍部201和第二初始鳍部202，防止后续形成的第一鳍部和第二鳍部之间发生电连接；并且，所述隔离层203还用于保护衬底200，防止后续的刻蚀工艺对衬底200表面造成不必要的刻蚀。

所述隔离层203的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。采用流动性化学气相沉积(FCVD，FlowableCVD)工艺或高纵宽比化学气相沉积(HARPCVD)工艺形成所述隔离膜；采用化学机械抛光工艺，平坦化所述隔离膜。

在形成隔离层203后，第一初始鳍部201和第二初始鳍部202具有第一高度H1，所述第一高度H1指第一初始鳍部201顶部表面或第二初始鳍部202顶部表面至隔离层203顶部表面的垂直距离。

请参考图5，形成覆盖于第一初始鳍部201顶部表面和侧壁表面的掩膜层204。

本实施例中，为了降低工艺难度，所述掩膜层204覆盖于第一初始鳍部201顶部表面和侧壁表面外，所述掩膜层204还覆盖于第一区域I的隔离层203表面。

所述掩膜层204起到保护第一初始鳍部201的作用，防止后续刻蚀工艺对所述第一初始鳍部201造成不必要的刻蚀；同时后续刻蚀去除掩膜层204时，所述刻蚀工艺对掩膜层204和第一初始鳍部201具有较高的刻蚀选择比，避免去除掩膜层204的工艺对第一初始鳍部201造成刻蚀。

综合上述分析，所述掩膜层204的材料为光刻胶、氧化硅或氮化硅。

本实施例以所述掩膜层204的材料为光刻胶为例做示范性说明，形成掩膜层204的工艺步骤包括：形成覆盖于第一初始鳍部201、第二初始鳍部202以及隔离层203表面的初始光刻胶层；对所述初始光刻胶层进行曝光显影处理，去除第二区域II的初始光刻胶层，在第一区域I形成掩膜层204，所述掩膜层204覆盖于第一初始鳍部201顶部表面和侧壁表面，所述掩膜层204还覆盖于第一区域I隔离层203表面。

请参考图6及图7，以所述掩膜层204为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部202，形成具有第二高度H2的第二鳍部205，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部202侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部202侧壁表面形成表面活性剂膜206，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力。

本实施例中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部202，且湿法刻蚀的刻蚀液体中溶解有表面活性剂。

表面活性剂的分子结构具有两亲性，即表面活性剂的分子结构一端为亲水基团(常为极性基团)，另一端为疏水基团(常为非极性基团)，其中，亲水基团指：具有溶于水、或容易与水亲和的原子团；疏水基团则相反，疏水基团指具有难溶于水、或难与水亲和的原子团。

所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚(分子式为(C₂H₄O)_nC₁₄H₂₂O)或聚乙二醇(分子式为HO(CH₂CH₂O)_nH)。

所述刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)。作为一个具体实施例，所述四甲基氢氧化铵溶液中，四甲基氢氧化铵与去离子水的质量百分比为0.5％至25％，溶液温度为5度至90度。

由于晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(110)对表面活性剂的吸附能力，那么在刻蚀工艺过程中，第二初始鳍部202侧壁表面会吸附较多的表面活性剂，以在第二初始鳍部202侧壁表面形成表面活性剂膜206；所述表面活性剂膜206阻止刻蚀液体与第二初始鳍部202侧壁表面相接触，从而防止刻蚀工艺对第二初始鳍部202侧壁表面进行刻蚀，使得湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率大于对晶面(110)的刻蚀速率，以形成宽度尺寸与第二初始鳍部202相同的第二鳍部207。

作为一种解释，晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力的原因在于：第二初始鳍部202的材料为硅，第二初始鳍部202顶部表面和侧壁表面均具有疏水特性，第二初始鳍部202顶部表面和侧壁表面均对表面活性剂的疏水基团具有吸附作用；而由于硅的晶面(110)的表面能大于晶面(100)的表面能，可以认为晶面(110)的第二初始鳍部202侧壁表面的悬挂键密度大于晶面(100)的第二初始鳍部202顶部表面的悬挂键密度，使得晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)的吸附能力，因而能够在第二初始鳍部202侧壁表面形成表面活性剂膜206。

若将第二初始鳍部202分为上部分和下部分，其中，上部分的第二初始鳍部202为待刻蚀去除的部分，下部分的第二初始鳍部202为形成第二鳍部207的部分，那么则要求表面活性剂膜206至少完全覆盖于下部分的第二初始鳍部202侧壁表面，防止在刻蚀工艺过程中对下部分的第二初始鳍部202侧壁表面进行刻蚀，保证形成的第二鳍部207的宽度尺寸保持不变。

为保证表面活性剂膜206完全覆盖于下部分第二初始鳍部202侧壁表面，本实施例将第二初始鳍部202浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部202，使第二初始鳍部202侧壁表面完全被表面活性剂膜206覆盖。

在刻蚀液体中，若表面活性剂含量过少，则第二初始鳍部202侧壁表面形成的表面活性剂膜206难以完全覆盖在第二初始鳍部202表面，导致湿法刻蚀工艺仍对第二初始鳍部202侧壁造成刻蚀；若表面活性剂含量过多，则会影响刻蚀工艺对第二初始鳍部202顶部表面的刻蚀速率。

综合上述因素考虑，本实施例中所述表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1％至1％。

本实施例中，所述湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率为0.1μm/min至0.5μm/min，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(110)的刻蚀速率为0至0.05μm/min。

对比湿法刻蚀工艺的刻蚀液体中未添加有表面活性剂，湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率为0.1μm/min至0.5μm/min，所述刻蚀液体对晶面(110)的刻蚀速率为0.3μm/min至0.8μm/min。因此本实施刻蚀工艺对晶面(110)的刻蚀速率显著减小。

本实施例中，由于第二初始鳍部202侧壁表面被表面活性剂膜206所覆盖，避免了刻蚀工艺对第二初始鳍部202造成刻蚀，使得形成的第二鳍部207宽度尺寸与第二初始鳍部202宽度尺寸相同，形成的第二鳍部207侧壁具有较高的形貌，防止第二鳍部207侧壁受到刻蚀损伤，提高形成的鳍式场效应管的电学性能。

本实施例中，去除第二初始鳍部201的厚度为20埃至200埃。

所述第二鳍部207具有第二高度H2，所述第二高度H2指第二鳍部207顶部表面至隔离层203顶部表面的垂直距离。

所述第一初始鳍部201即为第一区域I的第一鳍部，所述第一鳍部具有第一高度H1，由于去除第二初始鳍部201的厚度为20埃至200埃，那么第一高度H1与第二高度H2之间的高度差为20埃至200埃。在其他实施例中，通过控制刻蚀工艺的工艺参数，例如，刻蚀溶液温度、刻蚀时长等，可以控制第一高度与第二高度之间的高度差，形成与预期目标相符的不同高度的鳍部。

请参考图8，去除所述表面活性剂膜206(请参考图7)；去除所述掩膜层204(请参考图7)。

由于前述刻蚀液体中溶解有表面活性剂，当形成第二鳍部207后，所述第二鳍部207侧壁也被表面活性剂所覆盖，在第二鳍部207侧壁表面形成有表面活性剂膜206。

由于表面活性剂膜206的材料为表面活性剂，所述表面活性剂具有亲水端，使得表面活性剂易溶于去离子水。为此，本实施例采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜206，且不会伤及第二鳍部207。

本实施例中所述掩膜层204的材料为光刻胶，采用灰化工艺去除所述掩膜层204。作为一个具体实施例，所述灰化工艺的工艺参数为：灰化温度为300度至500度，反应气体为O₂，O₂流量为20sccm至200sccm。

在其他实施例中，所述掩膜层的材料为氮化硅时，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述掩膜层。作为一个具体实施例，所述湿法刻蚀的工艺参数为：刻蚀液体为磷酸溶液，其中，磷酸的质量百分比为65％至85％，溶液温度为60度至180度。

所述第一初始鳍部201为具有第一高度H1的第一鳍部。

本实施例以衬底200具有第一区域I和第二区域II两个区域为例做示范性说明，在其他实施例中，所述衬底还可以具有更多个区域，仿照上述方法形成具有更多不同高度的鳍部，且保证鳍部的宽度尺寸完好，例如，将衬底划分为三个区域，形成具有三个不同高度的鳍部，或者将衬底划分为四个区域、五个区域，分别习惯成自然具有四个不同高度或五个不同高度的鳍部。

以下以将衬底划分为三个区域形成具有三个不同高度的鳍部做示范性说明。

具体的，提供衬底，所述衬底包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，第三区域衬底表面形成有第三初始鳍部，在第一初始鳍部、第二初始鳍部和第三初始鳍部之间的衬底表面形成有隔离层，且第一初始鳍部、第二初始鳍部和第三初始鳍部具有相同的高度，为第一高度h1；在所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面和侧壁表面形成第一掩膜层；采用第一刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第三初始鳍部，形成具有第三高度h3的第三鳍部，且在刻蚀工艺过程中，第三初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第三初始鳍部侧壁表面形成第一表面活性剂膜；去除第一表面活性剂膜和第一掩膜层；在所述第一初始鳍部和第三鳍部顶部表面和侧壁表面形成第二掩膜层；采用第二刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度h2的第二鳍部，且在刻蚀工艺过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成第二表面活性剂膜；去除所述第二表面活性剂膜和第二掩膜层。第一鳍部为第一初始鳍部，第一鳍部的高度为h1，第一鳍部与第二鳍部之间的高度差为h1-h2，第一鳍部与第三鳍部之间的高度差为h1-h3。

本发明又一实施例还提供一种鳍式场效应管的形成方法，图9至图13为本发明又一实施例提供的鳍式场效应管形成过程的剖面结构示意图。

请参考图9，提供具有第一区域I’和第二区域II’的衬底300，所述第一区域I’衬底300表面形成有第一初始鳍部301，所述第二区域II’衬底300表面形成有第二初始鳍部302，所述第一初始鳍部301和第二初始鳍部302具有相同的高度。

本实施例以所述第一初始鳍部301和第二初始鳍部302为同一初始鳍部做示范性说明，位于第一区域I’衬底300表面的为第一初始鳍部301，位于第二区域II’衬底300表面的为第二初始鳍部302，在图中以虚线为标记区分开来。

所述第一区域I’为NMOS区域或PMOS区域，所述第二区域II’为NMOS区域或PMOS区域，所述第一区域I’和第二区域II’的类型可以相同也可以相反。

还包括步骤：在衬底300表面形成隔离膜，且所述隔离膜顶部高于第一初始鳍部301和第二初始鳍部302顶部；平坦化所述隔离膜直至与第一初始鳍部301和第二初始鳍部302顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的隔离膜形成隔离层303，且所述隔离层303顶部低于第一初始鳍部301和第二初始鳍部302顶部。

所述第一初始鳍部301和第二初始鳍部302具有第一高度h1，所述第一高度h1指第一初始鳍部301顶部表面或第二初始鳍部302顶部表面至隔离层303顶部表面的垂直距离。

所述第一初始鳍部301和第二初始鳍部302顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部301和第二初始鳍部302侧壁表面晶面为(110)。

请参考图10，形成覆盖于第一初始鳍部301顶部表面和侧壁表面的掩膜层304。

所述掩膜层304还覆盖于第一区域I’的隔离层303表面，有关掩膜层304的形成工艺和材料可参考前述实施例的说明，在此不再赘述。

请参考图11及图12，以所述掩膜层304为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部302，形成具有第二高度h2的第二鳍部307，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部302侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部302侧壁表面形成表面活性剂膜306，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力。

有关刻蚀去除部分厚度第二初始鳍部302的描述可参考前述实施例的说明，在此不再赘述。

由于第二初始鳍部302表面形成有表面活性剂膜306，阻止刻蚀工艺对第二初始鳍部302侧壁表面造成刻蚀，使得形成的第二鳍部307的宽度尺寸与第二初始鳍部302的宽度尺寸相同，防止刻蚀工艺对第二鳍部307侧壁表面造成刻蚀损伤，使得形成的第二鳍部307具有良好的侧壁形貌，防止第二鳍部307宽度尺寸偏离预期目标，提高形成的鳍式场效应管的电学性能。

请参考图13，去除所述表面活性剂膜306(请参考图12)以及掩膜层304(请参考图12)。

有关去除所述表面活性剂膜306以及掩膜层304的描述可参考前述实施例，在此不再赘述。

综上，本发明提供的鳍式场效应管的形成方法的技术方案具有以下优点：

首先，提供表面形成有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底，且第一初始鳍部和第二初始鳍部高度相同，第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，侧壁表面晶面为(110)；在第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面形成掩膜层；以掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部形成具有第二高度的第二鳍部，从而形成具有不同高度的鳍部。同时，本发明实施例在刻蚀过程中，第二初始鳍部表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，且晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；所述表面活性剂膜阻挡刻蚀工艺对第二初始鳍部侧壁表面进行刻蚀，使得形成的第二鳍部的宽度尺寸与第二初始鳍部宽度尺寸一致，并且第二鳍部侧壁表面具有良好形貌，从而提高形成的鳍式场效应管的电学性能。

其次，本发明实施例将第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，保证下部分第二初始鳍部侧壁表面完全被表面活性剂所覆盖，以刻蚀去除上部分第二初始鳍部，进一步提高形成的第二鳍部的侧壁形貌，进一步提高鳍式场效应管的电学性能。

再次，若刻蚀液体中表面活性剂含量过少，则表面活性剂难以完全覆盖第二初始鳍部侧壁表面；若刻蚀液体中表面活性剂含量过多，则会刻蚀工艺的刻蚀速率。因此本发明实施例中表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1％至1％，既保证表面活性剂膜对第二初始鳍部侧壁表面的覆盖能力好，又保证刻蚀工艺对第二初始鳍部顶部表面具有较高的刻蚀速率，减少刻蚀工艺对第二鳍部造成的不良影响。

最后，本发明实施例中表面活性剂的材料为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇，所述表面活性剂易溶于去离子水，可采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜，且不会伤及第二鳍部。

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

1.一种鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，包括：

提供具有第一区域和第二区域的衬底，所述第一区域衬底表面形成有第一初始鳍部，所述第二区域衬底表面形成有第二初始鳍部，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部具有第一高度，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部表面晶面为(100)，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部侧壁表面晶面为(110)；

形成覆盖于第一初始鳍部顶部表面和侧壁表面的掩膜层；

以所述掩膜层为掩膜，刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，形成具有第二高度的第二鳍部，且在刻蚀过程中，第二初始鳍部侧壁表面被表面活性剂所覆盖，在第二初始鳍部侧壁表面形成表面活性剂膜，所述晶面(110)对表面活性剂的吸附能力大于晶面(100)对表面活性剂的吸附能力；

去除所述表面活性剂膜以及掩膜层，第一初始鳍部为具有第一高度的第一鳍部。

2.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部，且湿法刻蚀的刻蚀液体中溶解有表面活性剂。

3.如权利要求2所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚或聚乙二醇。

4.如权利要求2所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述刻蚀液体为四甲基氢氧化铵溶液。

5.如权利要求4所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述四甲基氢氧化铵溶液中，四甲基氢氧化铵与去离子水的质量百分比为0.5％至25％，溶液温度为5度至90度。

6.如权利要求2所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述表面活性剂与刻蚀液体的质量百分比为0.1％至1％。

7.如权利要求2所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺对晶面(100)的刻蚀速率大于对晶面(110)的刻蚀速率。

8.如权利要求7所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(100)的刻蚀速率为0.1μm/min至0.5μm/min，所述湿法刻蚀工艺对所述晶面(110)的刻蚀速率为0至0.05μm/min。

9.如权利要求2所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，将所述第二初始鳍部浸润在溶解有表面活性剂的刻蚀液体中，以刻蚀去除部分厚度的第二初始鳍部。

10.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用去离子水清洗去除所述表面活性剂膜。

11.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为光刻胶、氧化硅或氮化硅。

12.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，在形成掩膜层之前，还包括步骤：形成覆盖所述第一初始鳍部和第二初始鳍部的表面、以及第一初始鳍部和第二初始鳍部之间的衬底表面的隔离膜，且所述隔离膜顶部高于第一初始鳍部顶部；平坦化所述隔离膜直至与第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部齐平；回刻蚀去除部分厚度的隔离膜形成隔离层，且所述隔离层顶部低于第一初始鳍部和第二初始鳍部顶部。

13.如权利要求12所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一高度指第一初始鳍部顶部表面和第二初始鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。

14.如权利要求12所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第二高度指第二鳍部顶部表面至隔离层顶部表面的垂直距离。

15.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺刻蚀初始衬底形成表面具有第一初始鳍部和第二初始鳍部的衬底。

16.如权利要求15所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CF₄、Si₂F₆、HCl、HBr或Cl₂中的一种或几种。

17.如权利要求16所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述刻蚀气体还包括He、Ar或N₂。

18.如权利要求1所述鳍式场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一初始鳍部和第二初始鳍部为分立的不同初始鳍部或同一初始鳍部。