CN107039519A - 鳍式场效应晶体管及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，其中方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有隔离层；在所述隔离层上由下到上依次形成牺牲层和图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述牺牲层中形成沟槽，所述沟槽的侧壁形成有若干对沟槽凸起，每对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁；形成填充满所述沟槽的鳍部，所述沟槽凸起内形成鳍部凸起；形成所述鳍部后，去除所述牺牲层和图形化的掩膜层。所述方法能够增强栅极结构的电场控制能力降低，改善短沟道效应。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
背景技术
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构两侧半导体衬底内的源漏区。MOS晶体管通过在栅极结构施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。
随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部内的源漏区。
形成鳍式场效应晶体管的方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凸起的鳍部和横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁；在栅极结构两侧侧壁表面形成侧墙；以侧墙和栅极结构为掩膜对栅极结构两侧的鳍部进行离子注入形成重掺杂的源漏区。
然而，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能有待提高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，避免栅极结构电场控制能力降低，短沟道效应严重。
为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有隔离层；在所述隔离层上由下到上依次形成牺牲层和图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述牺牲层中形成沟槽，所述沟槽的侧壁形成有若干对沟槽凸起，每对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁；形成填充满所述沟槽的鳍部，所述沟槽凸起内形成鳍部凸起；形成所述鳍部后，去除所述牺牲层和图形化的掩膜层。
可选的，当所述沟槽具有一对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；去除所述第一保护层和第二保护层。
可选的，当所述沟槽具有两对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；在所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽的内壁形成第三保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽向下刻蚀第三保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第二凹槽的底部形成向外侧突出的第二开口；在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口的内壁形成第四保护层；沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口向下刻蚀第四保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第二开口的底部形成第三凹槽；去除所述第一保护层、第二保护层、第三保护层和第四保护层。
可选的，当所述沟槽具有三对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；在所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽的内壁形成第三保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽向下刻蚀第三保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第二凹槽的底部形成向外侧突出的第二开口；在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口的内壁形成第四保护层；沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口向下刻蚀第四保护层和牺牲层，在所述第二开口的底部形成第三凹槽；在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口和第三凹槽的内壁形成第五保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口和第三凹槽向下刻蚀第五保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第三凹槽的底部形成向外侧突出的第三开口；在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口、第三凹槽和第三开口的内壁形成第六保护层；沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口、第三凹槽和第三开口向下刻蚀第六保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第三开口的底部形成第四凹槽；去除所述第一保护层、第二保护层、第三保护层、第四保护层、第五保护层和第六保护层。
可选的，形成所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽的方法为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
可选的，形成所述第一开口、第二开口和第三开口的方法为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括Cl2、O2和N2，Cl2的流量为20sccm～100sccm，O2的流量为5sccm～15sccm，N2的流量为20sccm～50sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为10mtorr～25mtorr。
可选的，所述牺牲层的材料为硅、锗或锗化硅。
可选的，当所述牺牲层的材料为硅时，所述鳍部的材料为锗或锗化硅；当所述牺牲层的材料为锗时，所述鳍部的材料为硅或锗化硅；当所述牺牲层的材料为锗化硅时，所述鳍部的材料为硅或锗。
可选的，形成所述鳍部的工艺为选择性外延生长工艺。
可选的，所述隔离层的材料为氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅。
可选的，还包括：去除所述隔离层后，在相邻鳍部之间的半导体上形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁；形成横跨鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分鳍部的顶部表面和侧壁。
本发明还提供一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底；鳍部，位于所述半导体衬底上，所述鳍部的侧壁具有若干对鳍部凸起，每对鳍部凸起分别位于鳍部两侧侧壁。
可选的，所述鳍部的侧壁具有一对鳍部凸起。
可选的，所述鳍部的侧壁具有两对鳍部凸起。
可选的，所述鳍部的侧壁具有三对鳍部凸起。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
由于在所述牺牲层中形成了沟槽，所述沟槽的侧壁具有若干对沟槽凸起，每对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁，由于所述沟槽的侧壁形状限定了鳍部的侧壁形状，所以当形成填充满所述沟槽的鳍部后，在所述沟槽凸起内形成了鳍部凸起，由于鳍部的两侧侧壁具有鳍部凸起，使得鳍部中沟道的有效长度增加，且鳍部的侧壁具有和所述鳍部凸起对应的凹进区域，所述凹进区域对应的鳍部宽度较小，使得后续在形成横跨鳍部的栅极结构后，栅极结构对鳍部的电场控制能力增强，从而改善了短沟道效应。
附图说明
图1至图11是本发明第一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图；
图12至图20是本发明第二实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图；
图21至图29是本发明第三实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中形成的鳍式场效应晶体管进行分析，鳍式场效应晶体管的鳍部通常通过对半导体衬底进行图形化而形成，鳍部的侧壁形貌为平面式。随着特征尺寸的进一步增加，尤其技术节点降低到10nm以下的时候，现有技术中的鳍式场效应晶体管的短沟道效应严重。
在此基础上，本发明提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有隔离层；在所述隔离层上由下到上依次形成牺牲层和图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述牺牲层中形成沟槽，所述沟槽的侧壁形成有若干对沟槽凸起，每对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁；形成填充满所述沟槽的鳍部，所述沟槽凸起内形成了鳍部凸起；形成所述鳍部后，去除所述牺牲层和图形化的掩膜层。本发明形成的鳍部的两侧侧壁具有鳍部凸起，能够增强栅极结构的电场控制能力，改善短沟道效应。
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1至图11是本发明第一实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。
参考图1，提供半导体衬底100。
所述半导体衬底100为形成鳍式场效应晶体管提供工艺平台。
所述半导体衬底100也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料。本实施例中，所述半导体衬底100的材料为硅。需要说明的是，由于后续需要在半导体衬底100上进行外延生长形成鳍部，鳍部的材料为单晶材料，故所述半导体衬底100均指的是单晶的材料。
继续参考图1，在所述半导体衬底100上形成隔离层110。
所述隔离层110的材料为氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅；形成所述隔离层110的工艺为沉积工艺，如：等离子体化学气相沉积工艺、亚常压化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺；所述隔离层110的作用为：隔离半导体衬底100和后续形成的牺牲层。
参考图2，在所述隔离层110上由下到上依次形成牺牲层120和图形化的掩膜层130。
所述牺牲层120的材料为硅、锗或锗化硅，且与后续形成的鳍部的材料不同，使得后续在去除所述牺牲层120的过程中，所述牺牲层120相对于鳍部具有高的刻蚀选择比。
形成所述牺牲层120的工艺为沉积工艺，如：等离子体化学气相沉积工艺、亚常压化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
所述图形化的掩膜层130的材料为氮化硅或氧化硅，且所述图形化的掩膜层130与隔离层110的材料不同；所述图形化的掩膜层130定义后续形成的第一凹槽的位置。
参考图3，以所述图形化的掩膜层130为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层120，在所述牺牲层120中形成第一凹槽140。
形成第一凹槽140的方法为：采用干法刻蚀工艺刻蚀部分牺牲层120，形成第一凹槽140，具体的，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
参考图4，在所述第一凹槽140的内壁形成第一保护层150。
所述第一保护层150的工艺为氮化硅。形成第一保护层150的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140的内壁进行处理，使得在第一凹槽140的内壁形成第一保护层150。
参考图5，沿着所述第一凹槽140向下刻蚀第一保护层150和牺牲层120，在向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，在第一凹槽140底部形成向外侧突出的第一开口160。
在形成第一开口160的过程中，一方面，向下刻蚀第一保护层150，此时，对第一凹槽140底部的第一保护层150的刻蚀程度大于对第一凹槽140侧壁的第一保护层150的刻蚀程度，使得将第一凹槽140底部的第一保护层150刻蚀去除，并且，第一凹槽140侧壁的第一保护层150不会被去除；另一方面，刻蚀去除第一凹槽140底部的第一保护层150后，继续向下刻蚀牺牲层120，且向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，此时，牺牲层120相比第一保护层150具有高的刻蚀选择比，使得在第一凹槽140底部形成向外侧突出的第一开口160，第一凹槽140侧壁的第一保护层150保护第一凹槽140侧壁的牺牲层120不受到刻蚀损伤。
具体的，刻蚀所述第一保护层150和牺牲层120以形成第一开口160的工艺为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括Cl2、O2和N2，Cl2的流量为20sccm～100sccm，O2的流量为5sccm～15sccm，N2的流量为20sccm～50sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为10mtorr～25mtorr。
参考图6，在所述第一凹槽140和第一开口160的内壁形成第二保护层170。
在第一凹槽140侧壁的第二保护层170和第一凹槽140侧壁的第一保护层150重合，在图6中，在第一凹槽140的侧壁仅示出了第二保护层170，未将第一保护层150示出。
所述第二保护层150的材料为氮化硅。形成第二保护层150的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140和第一开口160的内壁进行处理，使得在第一凹槽140和第一开口160的内壁形成第二保护层170。
参考图7，沿着第一凹槽140和第一开口160向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120直至暴露出隔离层110的表面，在第一开口160的底部形成第二凹槽180。
在向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120的过程中，将第一凹槽140的开口向下投影到第一开口160内壁的面积对应的第二保护层170刻蚀去除，第一开口160内壁的其它部分的第二保护层170不会被去除，第一凹槽140侧壁的第二保护层170和第一开口160内壁保留的第二保护层170保护对应遮盖的牺牲层120不被刻蚀。
向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120以形成第二凹槽180的工艺为干刻工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
接着，参考图8，去除所述第二保护层170(参考图7)。
在去除第二保护层170的同时也将第一保护层150也去除。
去除所述第二保护层170的工艺为：采用磷酸溶液刻蚀去除第二保护层170。
本实施例中，通过图3至图8的步骤，通过在所述牺牲层120中形成第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽180，从而在所述牺牲层120中形成沟槽，所述沟槽的侧壁具有一对沟槽凸起，所述一对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁。需要说明的是，所述沟槽侧壁的该对沟槽凸起对应第一开口160向外侧突出的部分。
参考图9，沿着第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽180向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面。
具体的，采用干法刻蚀工艺向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
在另一个实施例中，在向下刻蚀隔离层110之前，在第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽180内壁可以形成保护层，然后向下刻蚀所述保护层和隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，之后去除保护层。
在又一个实施例中，为了简化工艺，形成第二凹槽180和向下刻蚀隔离层110的步骤在一个步骤中完成，即形成第二凹槽180后，保留所述第二保护层170，继续沿着第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽180向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，然后去除第二保护层170。
接着，参考图10，形成填充满所述沟槽的鳍部190，所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。
具体的，在所述第一凹槽140(参考图9)、第一开口160(参考图9)和第二凹槽180(参考图9)中形成鳍部190，在所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。本实施例中，由于所述沟槽侧壁具有一对沟槽凸起，使得鳍部190的侧壁具有一对鳍部凸起，且该对鳍部凸起分别位于鳍部190的两侧侧壁。
当所述牺牲层120的材料为硅时，所述鳍部190的材料为锗或锗化硅；当所述牺牲层120的材料为锗时，所述鳍部190的材料为硅或锗化硅；当所述牺牲层120的材料为锗化硅时，所述鳍部190的材料为硅或锗。
形成鳍部190的工艺为选择性外延生长工艺。
参考图11，形成所述鳍部190后，去除所述牺牲层120和图形化的掩膜层130。
先去除所述图形化的掩膜层130，然后将所述牺牲层120去除。
去除牺牲层120后，将所述隔离层110也去除。
本实施例中，形成的鳍式场效应晶体管，参考图11，包括：半导体衬底100；鳍部190，位于所述半导体衬底100上，所述鳍部190的侧壁具有一对鳍部凸起，该对鳍部凸起分别位于鳍部190两侧侧壁。
第二实施例
图12至图20是本发明第二实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。
第二实施例与第一实施例的区别在于：在所述牺牲层中形成了沟槽，所述沟槽的侧壁具有两对沟槽凸起，各对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁。关于第二实施例与第一实施例中相同的部分，不再详述。
参考图12，图12为在图6基础上形成的示意图，形成第二保护层170后，沿着第一凹槽140和第一开口160向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120，在第一开口160的底部形成第二凹槽200。
在向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120的过程中，将第一凹槽140的开口向下投影到第一开口160内壁的面积对应的第二保护层170刻蚀去除，第一开口160内壁的其它部分的第二保护层170不会被去除，第一凹槽140侧壁的第二保护层170和第一开口160内壁保留的第二保护层170保护对应遮盖的牺牲层120不被刻蚀。
向下刻蚀第二保护层170和牺牲层120以形成第二凹槽200的工艺为干刻工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
接着，参考图13，在所述第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200的内壁形成第三保护层210。
所述第三保护层210的材料为氮化硅。形成第三保护层210的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200的内壁进行处理，使得在第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200的内壁形成第三保护层210。
此时，在第一凹槽140内壁的第三保护层210和第一凹槽140内壁的第一保护层150、第一凹槽140内壁的第二保护层170重合，第一开口160内壁的第三保护层210和第一开口160内壁的第二保护层170重合，在图13中，在第一凹槽140的内壁仅示出了第三保护层210，未将第一保护层150和第二保护层170示出，在第一开口160的内壁仅示出了第三保护层210，未将第二保护层170示出。
参考图14，沿着所述第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200向下刻蚀第三保护层210和牺牲层120，在向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，在所述第二凹槽200的底部形成向外侧突出的第二开口220。
在形成第二开口220的过程中，一方面，向下刻蚀第三保护层210，此时，对第二凹槽200底部的第三保护层210的刻蚀程度大于对第二凹槽200侧壁、第一凹槽140内壁和第一开口160内壁的第三保护层210的刻蚀程度，使得将第二凹槽200底部的第三保护层210刻蚀去除，第二凹槽200侧壁、第一凹槽140内壁和第一开口160内壁的第三保护层210不会被去除；另一方面，刻蚀去除第二凹槽200底部的第三保护层210后，继续向下刻蚀牺牲层120，且向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，此时，牺牲层120相比第三保护层210具有高的刻蚀选择比，使得在第二凹槽200的底部形成向外侧突出的第二开口220，第一凹槽140内壁、第一开口160内壁、第二凹槽200内壁的第三保护层210保护对应遮盖的牺牲层120不受到刻蚀损伤。
具体的，刻蚀所述第三保护层210和牺牲层120以形成第二开口220的工艺为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括Cl2、O2和N2，Cl2的流量为20sccm～100sccm，O2的流量为5sccm～15sccm，N2的流量为20sccm～50sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为10mtorr～25mtorr。
接着，参考图15，在所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200和第二开口220的内壁形成第四保护层230。
所述第四保护层230的材料为氮化硅。形成第四保护层230的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200和第二开口220的内壁进行处理，使得在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200和第二开口220的内壁形成第四保护层230。
此时，在第一凹槽140内壁的第四保护层230和第一凹槽140内壁的第一保护层150、第一凹槽140内壁的第二保护层170、第一凹槽140内壁的第三保护层210重合，第一开口160内壁的第四保护层230和第一开口160内壁的第二保护层170、第一开口160内壁的第三保护层210重合，在第二凹槽200内壁的第四保护层230和第二凹槽200内壁的第三保护层210重合；在图15中，在第一凹槽140的内壁仅示出了第四保护层230，未将第一保护层150、第二保护层170和第三保护层210示出，在第一开口160的内壁仅示出了第四保护层230，未将第二保护层170和第三保护层210示出，在第二凹槽200内壁仅示出了第四保护层230，未将第三保护层210示出。
参考图16，形成第四保护层230后，沿着所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200和第二开口220向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120直至暴露出隔离层110的表面，在所述第二开口220的底部形成第三凹槽240。
在向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120直至暴露出隔离层110的表面的过程中，将第一凹槽140的开口向下投影到第二开口220内壁的面积对应第四保护层230去除，第二开口220内壁的其它部分的第四保护层230不会被去除，第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200的内壁的第四保护层230、以及第二开口220内壁保留的第四保护层230保护对应遮盖的牺牲层120不被刻蚀。
具体的，向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120以形成第三凹槽240的工艺为干刻工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
接着，参考图17，去除所述第四保护层230(参考图16)。
去除所述第四保护层230的工艺为：采用磷酸溶液刻蚀去除第四保护层230。
在去除第四保护层230的同时也将第三保护层210、第二保护层170和第一保护层150去除。
本实施例中，通过在所述牺牲层120中形成第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽180、第二开口220和第三凹槽240，从而在所述牺牲层120中形成沟槽，所述沟槽的侧壁具有两对沟槽凸起，各对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁。需要说明的是，由于形成了第一开口160和第二开口220，且第一开口160和第二开口220均向外侧突出，使得所述沟槽的侧壁具有两对沟槽凸起，所述沟槽凸起对应第一开口160和第二开口220向外侧突出的部分。
接着，参考图18，沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽240向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面。
具体的，采用干法刻蚀工艺向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
在另一个实施例中，在向下刻蚀隔离层110之前，在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽240内壁可以形成保护层，然后向下刻蚀所述保护层和隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，之后去除保护层。
在又一个实施例中，为了简化工艺，形成第三凹槽240和向下刻蚀隔离层110的步骤在一个步骤中完成，即形成第三凹槽240后，保留所述第四保护层230，继续沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽240向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面后，再去除第四保护层230。
接着，参考图19，形成填充满所述沟槽的鳍部250，在所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。
具体的，在所述第一凹槽140(参考图18)、第一开口160(参考图18)、第二凹槽200(参考图18)、第二开口220(参考图18)和第三凹槽240(参考图18)中形成鳍部250，在所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。本实施例中，由于所述沟槽侧壁具有两对沟槽凸起，使得鳍部250的侧壁具有两对鳍部凸起，各对鳍部凸起分别位于鳍部190两侧侧壁。
形成鳍部250的方法参照第一实施例中形成鳍部190的方法，不再详述。
接着，参考图20，去除所述牺牲层120和图形化的掩膜层130。
去除所述牺牲层120和图形化的掩膜层130的方法参照第一实施例，不再详述。
去除牺牲层120后，将所述隔离层110也去除。
本实施例中，形成的鳍式场效应晶体管，参考图20，包括：半导体衬底100；鳍部250，位于所述半导体衬底100上，所述鳍部250的侧壁具有两对鳍部凸起，各对鳍部凸起分别位于鳍部250两侧侧壁。
第三实施例
图21至图29是本发明第三实施例中鳍式场效应晶体管形成过程的结构示意图。
第三实施例与第二实施例的区别在于：在所述牺牲层中形成了沟槽，所述沟槽的侧壁具有三对沟槽凸起，各对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁。关于第三实施例与第二实施例中相同的部分，不再详述。
参考图21，图21为在图15基础上形成的示意图，形成第四保护层230后，沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200和第二开口220向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120，在第二开口220的底部形成第三凹槽340。
在向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120的过程中，将第一凹槽140的开口向下投影到第二开口220内壁的面积对应的第四保护层230刻蚀去除，第二开口220内壁的其它部分的第四保护层230不会被去除，且第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200内壁的第四保护层230不会被去除，第一凹槽140、第一开口160和第二凹槽200内壁的第四保护层230，以及第二开口220内壁保留的第四保护层230保护对应遮盖的牺牲层120不被刻蚀。
向下刻蚀第四保护层230和牺牲层120以形成第三凹槽340的工艺为干刻工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
参考图22，在所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340的内壁形成第五保护层350。
所述第五保护层350的材料为氮化硅。形成第三保护层210的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340的内壁进行处理，使得在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340的内壁形成第五保护层350。此时，在第一凹槽140内壁的第五保护层350和第一凹槽140内壁的第一保护层150、第一凹槽140内壁的第二保护层170、第一凹槽140内壁的第三保护层210、第一凹槽140内壁的第四保护层230重合，第一开口160内壁的第五保护层350和第一开口160内壁的第二保护层170、第一开口160内壁的第三保护层210、第一开口160内壁的第四保护层230重合，第二凹槽200内壁的第五保护层350和第二凹槽200内壁的第三保护层210、第二凹槽200内壁的第四保护层230重合，第二开口220内壁的第五保护层350和第二开口220内壁的第四保护层230重合；在图22中，在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220的内壁仅示出了第五保护层350。
参考图23，形成第五保护层350后，沿着所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340向下刻蚀第五保护层350和牺牲层120，在向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，在第三凹槽340的底部形成向外侧突出的第三开口360。
在形成第三开口360的过程中，一方面，向下刻蚀第五保护层350，此时，对第三凹槽340底部的第五保护层350的刻蚀程度大于对第三凹槽340侧壁、第一凹槽140内壁、第一开口160内壁、第二凹槽200内壁和第二开口220内壁的第五保护层350的刻蚀程度，使得将第三凹槽340底部的第五保护层350去除，且第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220的内壁的第五保护层350、以及第三凹槽340侧壁的第五保护层350不会被去除；另一方面，刻蚀去除第三凹槽340底部的第五保护层350后，继续向下刻蚀牺牲层120，且向下刻蚀牺牲层120的同时横向刻蚀牺牲层120，此时，牺牲层120相对第五保护层350具有高的刻蚀选择比，使得在第三凹槽340的底部形成向外侧突出的第三开口360，第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340的内壁的第五保护层350保护对应遮盖的牺牲层120不受到刻蚀损伤。
具体的，刻蚀所述第五保护层350和牺牲层120以形成第三开口360的工艺为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括Cl2、O2和N2，Cl2的流量为20sccm～100sccm，O2的流量为5sccm～15sccm，N2的流量为20sccm～50sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为10mtorr～25mtorr。
接着，参考图24，在所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽340和第三开口360的内壁形成第六保护层370。
所述第六保护层370的材料为氮化硅。形成第六保护层370的工艺为等离子体钝化工艺，具体的，采用氮等离子体对所述第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽340和第三开口360的内壁进行处理，使得在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽340和第三开口360的内壁形成第六保护层370。
此时，在第一凹槽140内壁的第六保护层370和第一凹槽140内壁的第一保护层150、第二保护层170、第三保护层210、第四保护层230、第五保护层350重合，在第一开口160内壁的第六保护层370和第一开口160内壁的第二保护层170、第三保护层210、第四保护层230、第五保护层350重合，在第二凹槽200内壁的第六保护层370和第二凹槽200内壁的第三保护层210、第四保护层230、第五保护层350重合，在第二开口220内壁的第六保护层370和第二开口220内壁的第四保护层230、第五保护层350重合，在第三凹槽340内壁的第六保护层370和第三凹槽340内壁的第五保护层350重合。在图24中，在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340内壁仅示出了第六保护层370。
参考图25，沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽340和第三开口360向下刻蚀第六保护层370和牺牲层120直至暴露出隔离层110的表面，在所述第三开口360的底部形成第四凹槽380。
在向下刻蚀第六保护层370和牺牲层120直至暴露出隔离层110的表面的过程中，将第一凹槽140的开口向下投影到第三开口360内壁的面积对应第六保护层370去除，第三开口360内壁的其它部分的第六保护层370不会被去除，第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220和第三凹槽340的内壁的第六保护层370、以及第三开口360内壁保留的第六保护层370保护对应遮盖的牺牲层120不被刻蚀。
具体的，向下刻蚀第六保护层370和牺牲层120以形成第四凹槽380的工艺为干刻工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
接着，参考图26，去除所述第六保护层370(参考图25)。
去除所述第六保护层370的工艺为：采用磷酸溶液刻蚀去除第六保护层370。
在去除第六保护层370的同时也将第五保护层350、第四保护层230、第三保护层210、第二保护层170和第一保护层150去除。
本实施例中，通过在所述牺牲层120中形成第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽180、第二开口220、第三凹槽240、第三开口360和第四凹槽380，从而在所述牺牲层120中形成沟槽，所述沟槽的侧壁具有三对沟槽凸起，各对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁。需要说明的是，由于形成了第一开口160、第二开口220和第三开口360，且第一开口160、第二开口220和第三开口360均向外侧突出，使得所述沟槽的侧壁具有三对沟槽凸起，所述沟槽凸起对应第一开口160、第二开口220和第三开口360向外侧突出的部分。
接着，参考图27，沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽240、第三开口360和第四凹槽380向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面。
具体的，采用干法刻蚀工艺向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
在另一个实施例中，在向下刻蚀隔离层110之前，在第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽240、第三开口360和第四凹槽380内壁可以形成保护层，然后向下刻蚀所述保护层和隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面，之后去除保护层。
在又一个实施例中，为了简化工艺，形成第四凹槽380和向下刻蚀隔离层110的步骤在一个步骤中完成，即形成第四凹槽380后，保留所述第六保护层370，继续沿着第一凹槽140、第一开口160、第二凹槽200、第二开口220、第三凹槽240、第三开口360和第四凹槽380向下刻蚀隔离层110直至暴露出半导体衬底100的表面后，再去除第四保护层230。
接着，参考图28，形成填充满所述沟槽的鳍部390，所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。
具体的，在所述第一凹槽140(参考图27)、第一开口160(参考图27)、第二凹槽200(参考图27)、第二开口220(参考图27)、第三凹槽240(参考图27)、第三开口360(参考图27)、第四凹槽380(参考图27)中形成鳍部390，在所述沟槽凸起内形成鳍部凸起。本实施例中，由于所述沟槽侧壁具有三对沟槽凸起，使得鳍部390的侧壁具有三对鳍部凸起，各对鳍部凸起分别位于鳍部390两侧侧壁。
形成鳍部390的方法参照第一实施例中形成鳍部190的方法，不再详述。
接着，参考图29，去除所述牺牲层120和图形化的掩膜层130。
去除所述牺牲层120和图形化的掩膜层130的方法参照第一实施例，不再详述。
去除牺牲层120后，将所述隔离层110也去除。
本实施例中，形成的鳍式场效应晶体管，参考图29，包括：半导体衬底100；鳍部250，位于所述半导体衬底100上，所述鳍部390的侧壁具有三对鳍部凸起，各对鳍部凸起分别位于鳍部390两侧侧壁。
需要说明的是，在上述各个实施例中，去除所述隔离层后，还可以包括：在相邻鳍部之间的所述半导体衬底上形成隔离结构(未图示)，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁；然后形成横跨鳍部的栅极结构(未图示)，所述栅极结构位于隔离结构上，覆盖部分鳍部的顶部表面和侧壁；在所述栅极结构两侧的鳍部中形成源漏区。
另需说明的是，在实际工艺中，可以根据实际情况选择需要形成的凸起的对数，能够形成的凸起的极限对数的数值与牺牲层120的高度，以及每个凹槽的高度和每个开口的高度有关，具体的，牺牲层120的高度越高，每个凹槽的高度和每个开口的高度越小，能够形成凸起的极限对数的数值越大。
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 (15)
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有隔离层；
在所述隔离层上由下到上依次形成牺牲层和图形化的掩膜层；
以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述牺牲层直至暴露出隔离层的表面，
在所述牺牲层中形成沟槽，所述沟槽的侧壁形成有若干对沟槽凸起，每对沟槽凸起分别位于沟槽两侧侧壁；
形成填充满所述沟槽的鳍部，所述沟槽凸起内形成鳍部凸起；
形成所述鳍部后，去除所述牺牲层和图形化的掩膜层。
2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当所述沟槽具有一对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：
以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；
在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；
在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；
沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；
去除所述第一保护层和第二保护层。
3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当所述沟槽具有两对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：
以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；
在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；
在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；
沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；
在所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽的内壁形成第三保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽向下刻蚀第三保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第二凹槽的底部形成向外侧突出的第二开口；
在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口的内壁形成第四保护层；沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口向下刻蚀第四保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第二开口的底部形成第三凹槽；
去除所述第一保护层、第二保护层、第三保护层和第四保护层。
4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当所述沟槽具有三对沟槽凸起时，形成所述沟槽的步骤为：
以所述图形化的掩膜层为掩膜，向下刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成第一凹槽；
在所述第一凹槽的内壁形成第一保护层后，沿着所述第一凹槽向下刻蚀第一保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第一凹槽的底部形成向外侧突出的第一开口；
在所述第一凹槽和第一开口的内壁形成第二保护层；
沿着第一凹槽和第一开口向下刻蚀第二保护层和牺牲层，在所述第一开口的底部形成第二凹槽；
在所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽的内壁形成第三保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口和第二凹槽向下刻蚀第三保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第二凹槽的底部形成向外侧突出的第二开口；
在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口的内壁形成第四保护层；
沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽和第二开口向下刻蚀第四保护层和牺牲层，在所述第二开口的底部形成第三凹槽；
在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口和第三凹槽的内壁形成第五保护层后，沿着所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口和第三凹槽向下刻蚀第五保护层和牺牲层，在向下刻蚀牺牲层的同时横向刻蚀牺牲层，在第三凹槽的底部形成向外侧突出的第三开口；
在所述第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口、第三凹槽和第三开口的内壁形成第六保护层；
沿着第一凹槽、第一开口、第二凹槽、第二开口、第三凹槽和第三开口向下刻蚀第六保护层和牺牲层直至暴露出隔离层的表面，在所述第三开口的底部形成第四凹槽；
去除所述第一保护层、第二保护层、第三保护层、第四保护层、第五保护层和第六保护层。
5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽的方法为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括CF4、N2和Ar，CF4的流量为20sccm～100sccm，N2的流量为10sccm～100sccm，Ar的流量为10sccm～100sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为3mtorr～15mtorr。
6.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第一开口、第二开口和第三开口的方法为干法刻蚀工艺，参数为：采用的气体包括Cl2、O2和N2，Cl2的流量为20sccm～100sccm，O2的流量为5sccm～15sccm，N2的流量为20sccm～50sccm，源射频功率为200瓦～800瓦，偏置射频功率为300瓦～600瓦，腔室压强为10mtorr～25mtorr。
7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为硅、锗或锗化硅。
8.根据权利要求7所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当所述牺牲层的材料为硅时，所述鳍部的材料为锗或锗化硅；当所述牺牲层的材料为锗时，所述鳍部的材料为硅或锗化硅；当所述牺牲层的材料为锗化硅时，所述鳍部的材料为硅或锗。
9.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述鳍部的工艺为选择性外延生长工艺。
10.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅。
11.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：去除所述隔离层后，在相邻鳍部之间的半导体上形成隔离结构，所述隔离结构覆盖鳍部的部分侧壁；形成横跨鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖部分鳍部的顶部表面和侧壁。
12.一种鳍式场效应晶体管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
鳍部，位于所述半导体衬底上，所述鳍部的侧壁具有若干对鳍部凸起，每对鳍部凸起分别位于鳍部两侧侧壁。
13.根据权利要求12所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述鳍部的侧壁具有一对鳍部凸起。
14.根据权利要求12所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述鳍部的侧壁具有两对鳍部凸起。
15.根据权利要求12所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述鳍部的侧壁具有三对鳍部凸起。
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