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

背景技術(shù)：

mos(金屬-氧化物-半導(dǎo)體)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)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層以及位于柵介質(zhì)層表面的柵電極層；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底中的源漏區(qū)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的平面式的mos晶體管對溝道電流的控制能力變?nèi)?，造成?yán)重的漏電流。鰭式場效應(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表面和側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)，位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部中的源漏區(qū)。

然而現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，以提高鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成有鰭部、橫跨所述鰭部的偽柵介質(zhì)層和覆蓋偽柵介質(zhì)層的偽柵電極、以及覆蓋偽柵介質(zhì)層和偽柵電極的側(cè)壁和所述鰭部的層間介質(zhì)層；去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極，形成第一開口；對第一開口底部的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極，形成第二開口；形成第二開口后，進(jìn)行氟氣氛退火處理；氟氣氛退火處理后，在所述第一開口和第二開口中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述氮等離子體處理的參數(shù)為：采用的氣體為n2，n2的流量為 50sccm～120sccm，等離子體化功率為300瓦～1500瓦，處理時間為10秒～30秒，腔室壓強(qiáng)為10mtorr～30mtorr。

可選的，所述氟氣氛退火處理的參數(shù)為：采用的氣體為f2，溫度為350攝氏度～800攝氏度，腔室壓強(qiáng)為5e5帕～20e5帕，處理時間為3分鐘～50分鐘。

可選的，所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述偽柵介質(zhì)層的厚度為15埃～50埃。

可選的，去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極和去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極的方法為干刻工藝或者濕刻工藝。

可選的，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述第一開口和第二開口的側(cè)壁和底部的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的金屬柵電極。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底還具有p型核心區(qū)，所述n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成有鰭部、橫跨所述鰭部的偽柵介質(zhì)層和覆蓋偽柵介質(zhì)層的偽柵電極、以及覆蓋偽柵介質(zhì)層和偽柵電極的側(cè)壁和所述鰭部的層間介質(zhì)層；還包括：進(jìn)行所述氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極，在p型邊緣區(qū)形成第二開口，在p型核心區(qū)形成第三開口；形成第二開口和第三開口后，進(jìn)行氟氣氛退火處理；氟氣氛退火處理后，去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層；去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層后，在所述第一開口、第二開口和第三開口中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底還具有n型核心區(qū)，所述n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成有鰭部、橫跨所述鰭部的偽柵介質(zhì)層和覆蓋偽柵介質(zhì)層的偽柵電極、以及覆蓋偽柵介質(zhì)層和偽柵電極的側(cè)壁和所述鰭部的層間介質(zhì)層；還包括：去除n型核心區(qū)的偽柵電極，形成第四開口；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極，形成第二開口；形成第二開口后，進(jìn)行氟氣氛退火處理；氟氣氛退火處理后，去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層；去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層后，在所述第一開口、第二開口和第四開口中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底還具有n型核心區(qū)和p型核心區(qū)，n型邊緣區(qū)、 p型邊緣區(qū)、n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成有鰭部、橫跨所述鰭部的偽柵介質(zhì)層和覆蓋偽柵介質(zhì)層的偽柵電極、以及覆蓋偽柵介質(zhì)層和偽柵電極的側(cè)壁和所述鰭部的層間介質(zhì)層；還包括：去除n型核心區(qū)的偽柵電極，形成第四開口；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極，在p型邊緣區(qū)形成第二開口，在p型核心區(qū)形成第三開口；形成第二開口和第三開口后，進(jìn)行氟氣氛退火處理；氟氣氛退火處理后，去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層；去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層后，在所述第一開口、第二開口、第三開口和第四開口中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

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)：

由于對n型邊緣區(qū)第一開口底部的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理后，再進(jìn)行去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極以形成第二開口的步驟，然后再進(jìn)行氟氣氛退火處理的步驟，在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵電極保護(hù)p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層不受到氮等離子體處理的影響，避免p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)受到氮等離子體處理影響而變嚴(yán)重；另一方面，氮等離子體處理能夠使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的介電常數(shù)提高，在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管具有一定電學(xué)厚度的情況下，使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能有了提升的空間；氟氣氛退火處理能夠使得p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)得到改善。即本發(fā)明在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管具有一定電學(xué)厚度情況下增加n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能的提升空間、以及改善p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)的同時，避免前者采用的氮等離子體處理的步驟加重邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)。

附圖說明

圖1至圖9是本發(fā)明第一實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10至圖19是本發(fā)明第二實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu) 示意圖；

圖20至圖25是本發(fā)明第三實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖26至圖34是本發(fā)明第四實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

針對現(xiàn)有技術(shù)鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法進(jìn)行研究，半導(dǎo)體襯底上具有邊緣區(qū)和核心區(qū)，所述邊緣區(qū)用于形成外圍邏輯電路，所述核心區(qū)用以形成核心電路，所述邊緣區(qū)包括n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)，所述n型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管。針對所述邊緣區(qū)，形成偽柵介質(zhì)層和位于偽柵介質(zhì)層表面的偽柵電極后，會去除偽柵電極而保留偽柵介質(zhì)層，然后在所述偽柵電極表面形成邊緣區(qū)的金屬柵極結(jié)構(gòu)(包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層表面的金屬柵電極)，保留的偽柵介質(zhì)層用做邊緣區(qū)的鰭部和邊緣區(qū)的金屬柵極結(jié)構(gòu)之間的界面層。由于n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb(timedependentdielectricbreakdown)性能較差，故需要提高n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能，而單純的通過增加n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的厚度或者n型邊緣區(qū)的柵介質(zhì)層的厚度以增加n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能，會造成n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度下降。而在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，可以通過對n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理，使得在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能有了提升的空間；另外需要改善p型邊緣區(qū)的nbti效應(yīng)，可以在去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極后且保留p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的情況下進(jìn)行氟氣氛退火處理來改善p型邊緣區(qū)的nbti效應(yīng)。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，為保證在n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管具有一定電學(xué)厚度情況下增加n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的tddb性能的提升空 間、以及改善p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)，可以采用的工藝流程是：將n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)的偽柵電極去除之后，對n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理，然后進(jìn)行氟氣氛退火處理。但是，在對n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層也會受到氮等離子體處理的作用，導(dǎo)致加重了p型邊緣區(qū)的nbti效應(yīng)，從而導(dǎo)致鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能變差。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成有鰭部、橫跨所述鰭部的偽柵介質(zhì)層和覆蓋偽柵介質(zhì)層的偽柵電極、以及覆蓋偽柵介質(zhì)層和偽柵電極的側(cè)壁和所述鰭部的層間介質(zhì)層；去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極，形成第一開口；對第一開口底部的偽柵介質(zhì)層進(jìn)行氮等離子體處理；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極，形成第二開口；形成第二開口后，進(jìn)行氟氣氛退火處理；氟氣氛退火處理后，在所述第一開口和第二開口中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。所述方法能夠提高鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能。

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)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

第一實施例

圖1至圖9是本發(fā)明第一實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合參考圖1和圖2，圖2為沿著圖1中切割線a-a1(平行于i區(qū)域的鰭部延伸方向且通過i區(qū)域的鰭部)和切割線b-b1(平行于ⅱ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅱ區(qū)域的鰭部)對應(yīng)獲得的剖面圖，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100具有n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)和p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)的半導(dǎo)體襯底100上形成有鰭部120和橫跨所述鰭部120的偽柵極結(jié)構(gòu)130。

所述半導(dǎo)體襯底100包括n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)和p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)，所述半導(dǎo)體襯底100還包括核心區(qū)(未圖示)，所述核心區(qū)用于形成核心電路， 所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)構(gòu)成邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)位于所述核心區(qū)的外圍，用于形成對應(yīng)所述核心電路的外圍邏輯電路，所述n型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管。

本實施例中，對于所述核心電路的具體組成單元不做限定。

所述半導(dǎo)體襯底100可以是單晶硅、多晶硅或非晶硅；半導(dǎo)體襯底100也可以是硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料；所述半導(dǎo)體襯底100還可以是其它半導(dǎo)體材料，這里不再一一舉例。本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100的材料為硅。

本實施例中，所述鰭部120通過對半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行圖形化而形成。在其它實施例中，可以在半導(dǎo)體襯底100表面形成鰭部材料層，然后對所述鰭部材料層進(jìn)行圖形化而形成鰭部120。

所述鰭式場效應(yīng)晶體管還包括隔離結(jié)構(gòu)110，隔離結(jié)構(gòu)110電學(xué)隔離鰭部120，位于鰭部120兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100上。所述隔離結(jié)構(gòu)110的材料包括氧化硅或氮氧化硅。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)130包括橫跨鰭部120的偽柵介質(zhì)層131和覆蓋偽柵介質(zhì)層131的偽柵電極132。其中，偽柵介質(zhì)層131位于隔離結(jié)構(gòu)110表面、覆蓋部分鰭部120的頂部表面和側(cè)壁。本實施例中，所述偽柵介質(zhì)層131的材料為氧化硅，所述偽柵電極132的材料為多晶硅。

所述偽柵介質(zhì)層131的厚度為15?！?0埃。

形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)130的方法為：在所述半導(dǎo)體襯底100和鰭部120上沉積偽柵介質(zhì)材料層和位于偽柵介質(zhì)材料層表面的偽柵電極材料層，然后圖形化所述偽柵介質(zhì)材料層和偽柵介質(zhì)材料層，在n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)形成偽柵極結(jié)構(gòu)130。

參考圖3，圖3為在圖2基礎(chǔ)上形成示意圖，在所述半導(dǎo)體襯底100和鰭部120上形成覆蓋所述偽柵極結(jié)構(gòu)130的側(cè)壁的層間介質(zhì)層140。

所述層間介質(zhì)層140的材料為氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。

形成所述層間介質(zhì)層140的方法為：采用沉積工藝形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底100、鰭部120、隔離結(jié)構(gòu)110和偽柵極結(jié)構(gòu)130的層間介質(zhì)材料層，然后采用平坦化工藝平坦化所述層間介質(zhì)材料層直至暴露出偽柵極結(jié)構(gòu)130的頂部表面，形成層間介質(zhì)層140。

本實施例中，在形成層間介質(zhì)層140之前，還包括：在n型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)130兩側(cè)的鰭部120中形成n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在p型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)130兩側(cè)的鰭部120中形成p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)。

接著，參考圖4，去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極132(參考圖3)，形成第一開口141。

去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極132以形成第一開口141的工藝為濕刻工藝或干刻工藝。本實施例中，采用濕刻工藝去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極132，采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液。

接著，參考圖5，對第一開口141底部的偽柵介質(zhì)層131進(jìn)行氮等離子體處理。

所述氮等離子體處理的作用在于：在n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131中摻雜氮元素，以提高n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131的介電常數(shù)，使得在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，能夠使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能有了提升的空間。

所述氮等離子體處理在所述偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度為8％～15％。主要考慮到以下因素：若在所述偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度小于8％，不能有效的提高n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131的介電常數(shù)；若在所述偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度大于15％，導(dǎo)致鰭部120和偽柵介質(zhì)層131之間的界面態(tài)變差。

為使得氮等離子體處理在所述偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度為8％～15％，采用以下的工藝參數(shù)。

所述氮等離子體處理采用的氣體為n2。

所述氮等離子體處理采用的n2的流量為50sccm～120sccm，n2的流量選擇此范圍主要考慮到以下因素：若所述氮等離子體處理采用的n2的流量小于50sccm，導(dǎo)致形成的氮等離子體的密度較低，降低氮等離子體處理的效率；若所述氮等離子體處理采用的n2的流量大于120sccm，導(dǎo)致工藝成本增加。

若所述等離子體化功率大于1500瓦，導(dǎo)致n2被等離子體化后獲得的動能較大，對偽柵介質(zhì)層131的轟擊作用較強(qiáng)，導(dǎo)致偽柵介質(zhì)層131的均勻度變差，另外，等離子體化功率過大會消耗更多的能量，增加成本；若所述等離子體化功率小于300瓦，導(dǎo)致不能將所述n2等離子體化。故選擇所述等離子體化功率為300瓦～1500瓦。

所述氮等離子體處理采用的腔室壓強(qiáng)影響n2被等離子體化需要的等離子體化功率的數(shù)值，氮等離子體處理采用的腔室壓強(qiáng)越大，n2被等離子體化需要的等離子體化功率越高，本實施例中，所述等離子體化功率為300瓦～1500瓦，故選擇與所述等離子體化功率的數(shù)值范圍相匹配的腔室壓強(qiáng)的數(shù)值，具體的，氮等離子體處理采用的腔室壓強(qiáng)為10mtorr～30mtorr。

所述氮等離子體處理采用的處理時間主要影響在偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度，處理時間越長，在偽柵介質(zhì)層131中摻雜的氮元素的原子百分比濃度越高，本實施例中，所述氮等離子體處理采用的處理時間為10秒～30秒。

參考圖6，氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極132，形成第二開口142。

去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極132以形成第二開口142的工藝為濕刻工藝或干刻工藝。本實施例中，采用濕刻工藝去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極132，采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液。

參考圖7，形成第二開口142后，進(jìn)行氟氣氛退火處理。

本實施例中，所述氟氣氛退火處理的目的為：氟與p型邊緣區(qū)的鰭部120表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而改善p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的負(fù)偏壓不穩(wěn)定性(nbti)效應(yīng)。

需要說明的是，所述氟氣氛退火處理是在去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極132 且保留p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131的情況下進(jìn)行的。對于p型邊緣區(qū)，氟通過p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131擴(kuò)散至p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131與鰭部120的界面，避免在氟氣氛退火處理的過程中氟與p型邊緣區(qū)的鰭部表面直接接觸，從而避免氟與p型邊緣區(qū)的鰭部110表面的懸掛鍵結(jié)合到飽和的程度后還有大量的氟和p型邊緣區(qū)的鰭部120反應(yīng)形成穩(wěn)定的配位化物，從而避免這些穩(wěn)定的配位化合物降低p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的性能。

所述氟氣氛退火處理采用的氣體為f2。

若所述氟氣氛退火處理采用的溫度大于800攝氏度，導(dǎo)致熱預(yù)算太高；若所述氟氣氛退火處理采用的溫度小于350攝氏度，導(dǎo)致氟原子的動能較小，不能有效的進(jìn)入p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131和鰭部120之間的界面；故選擇所述氟氣氛退火處理采用的溫度為350攝氏度～800攝氏度。

若所述氟氣氛退火處理的腔室壓強(qiáng)小于5e5帕，導(dǎo)致氟原子沒有受到足夠的推動而難以通過偽柵介質(zhì)層131有效的進(jìn)入偽柵介質(zhì)層131和鰭部110之間的界面；若所述氟氣氛退火處理的腔室壓強(qiáng)大于20e5帕，受到工藝條件的限制；故選擇所述氟氣氛退火處理的腔室壓強(qiáng)為5e5帕～20e5帕。

若所述氟氣氛退火處理的時間小于3分鐘，導(dǎo)致沒有足夠的時間使得氟擴(kuò)散至鰭部120表面并與鰭部120表面的懸掛鍵結(jié)合；若所述氟氣氛退火處理的時間大于50分鐘，導(dǎo)致熱預(yù)算太高，且過多的氟進(jìn)入偽柵介質(zhì)層131和鰭部120之間的界面會導(dǎo)致氟與鰭部120反應(yīng)形成穩(wěn)定的配位化合物，對鰭式場效應(yīng)晶體管的性能有不利的影響。故選擇所述氟氣氛退火處理的時間為3分鐘～50分鐘。

另外，需要說明的是，n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管也暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中。對于n型邊緣區(qū)，氟通過n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131擴(kuò)散至n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131與鰭部120的界面，從而氟與n型邊緣區(qū)的鰭部120表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，提高了n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道中載流子的遷移率。

進(jìn)行氟氣氛退火處理后，在所述第一開口141和第二開口142中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)，具體的，參考圖8，采用沉積工藝在所述第一開口141和第二開 口142的底部和側(cè)壁、以及層間介質(zhì)層140的表面形成柵介質(zhì)層150，然后采用沉積工藝在所述柵介質(zhì)層150的表面形成金屬柵電極160，所述金屬柵電極160的整個表面高于所述層間介質(zhì)層140的表面；參考圖9，采用平坦化工藝如化學(xué)機(jī)械研磨工藝平坦化所述柵介質(zhì)層150和金屬柵電極160直至暴露出層間介質(zhì)層140的表面。

所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括：位于第一開口141和第二開口142的底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層150和位于所述柵介質(zhì)層150表面的金屬柵電極160，所述金屬柵電極160的頂部表面與所述層間介質(zhì)層140的表面齊平。所述柵介質(zhì)層150的材料為高k(k大于3.9)介質(zhì)材料，如hfo2、hfsion、hfsio4、hfalo2、zro2、al2o3或la2o3。，所述金屬柵電極160的材料為金屬，如銅、鋁或鎢。

本實施例中，由于先對n型邊緣區(qū)第一開口141底部的偽柵介質(zhì)層131進(jìn)行氮等離子體處理，再去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極132以形成第二開口142的步驟，在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵電極132保護(hù)p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層131不受到氮等離子體處理的影響，避免加重p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)。

第二實施例

圖10至圖19是本發(fā)明第二實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合參考圖10和圖11，圖11為沿著圖10中切割線a2-a3(平行于i區(qū)域的鰭部延伸方向且通過i區(qū)域的鰭部)、切割線b2-b3(平行于ⅱ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅱ區(qū)域的鰭部)和切割線c2-c3(平行于ⅲ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅲ區(qū)域的鰭部)對應(yīng)獲得的剖面圖，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200具有n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)、p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)和p型核心區(qū)(ⅲ區(qū)域)，所述n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底200上形成有鰭部220和橫跨所述鰭部220的偽柵極結(jié)構(gòu)230。

所述半導(dǎo)體襯底200包括n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)、p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)和p型核心區(qū)(ⅲ區(qū)域)，所述p型核心區(qū)用于形成核心電路，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)構(gòu)成邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)位于所述核心區(qū)的外圍，用于形成 對應(yīng)所述核心電路的外圍邏輯電路，所述n型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型核心區(qū)用于形成對應(yīng)所述核心電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管。

所述半導(dǎo)體襯底200的材料選擇參考第一實施例，不再詳述。

形成鰭部220的方法參考第一實施例中形成鰭部120的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底200上對應(yīng)的位置均有鰭部220形成。

本實施例中，還包括隔離結(jié)構(gòu)210，隔離結(jié)構(gòu)210電學(xué)隔離鰭部220，位于鰭部220兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上。所述隔離結(jié)構(gòu)210的材料包括氧化硅或氮氧化硅。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)230包括橫跨鰭部220的偽柵介質(zhì)層231和覆蓋偽柵介質(zhì)層231的偽柵電極232。其中，偽柵介質(zhì)層231位于隔離結(jié)構(gòu)210表面、覆蓋部分鰭部220的頂部表面和側(cè)壁。本實施例中，所述偽柵介質(zhì)層231的材料為氧化硅，所述偽柵電極232的材料為多晶硅。所述偽柵介質(zhì)層231的厚度為15埃～50埃。

形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)230的方法參考第一實施例中形成偽柵極結(jié)構(gòu)130的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有偽柵極結(jié)構(gòu)230形成。

參考圖12，在所述半導(dǎo)體襯底200和鰭部220上形成覆蓋所述偽柵極結(jié)構(gòu)230的側(cè)壁的層間介質(zhì)層240。

形成層間介質(zhì)層240的方法參照第一實施例中形成層間介質(zhì)層140的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有層間介質(zhì)層240形成。

本實施例中，還包括：在形成層間介質(zhì)層240之前，在n型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)230兩側(cè)的鰭部220中形成n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在p型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)230兩側(cè)的鰭部220中形成p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在p型核心區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)230 兩側(cè)的鰭部220中形成p型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)。

參考圖13，去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極232(參考圖12)，形成第一開口241。

去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極232以形成第一開口241的工藝參考第一實施例，不再詳述。

參考圖14，對第一開口241底部的偽柵介質(zhì)層231進(jìn)行氮等離子體處理。

所述氮等離子體處理的作用在于：在n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231中摻雜氮元素，以提高n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231的介電常數(shù)，使得在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，能夠使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能有了提升的空間。

在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵電極232保護(hù)p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231不受到氮等離子體處理的影響，p型核心區(qū)的偽柵電極232保護(hù)p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231不受到氮等離子體處理的影響，避免加重p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)。

所述氮等離子體處理的具體參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

參考圖15，氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極232(參考圖14)，在p型邊緣區(qū)形成第二開口242，在p型核心區(qū)形成第三開口243。

去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極232以形成第二開口242和第三開口243的方法為濕刻工藝或干刻工藝。本實施例中，采用濕刻工藝去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極232，采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液。

參考圖16，形成第二開口242和第三開口243后，進(jìn)行氟氣氛退火處理。

本實施例中，所述氟氣氛退火處理的目的為：氟與p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的鰭部220表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而改善p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的負(fù)偏壓不穩(wěn)定性(nbti)效應(yīng)。

關(guān)于所述氟氣氛退火處理的參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

另外，需要說明的是，n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管也暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中。對于n型邊緣區(qū)，氟通過n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231擴(kuò)散至n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層231與鰭部220的界面，從而氟與n型邊緣區(qū)的鰭部220表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而提高了n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道中載流子的遷移率。

參考圖17，氟氣氛退火處理后，去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231(參考圖16)。

去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231的方法為干刻工藝和濕刻工藝。本實施例中，采用干刻工藝去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231，采用的刻蝕氣體為cf4和o2。

去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231后，需要在所述第一開口241、第二開口242和第三開口243中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

本實施例中，在去除p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層231之后且在形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)之前，還包括：參考圖18，在所述第三開口243的底部形成界面層233，所述界面層233的材料為氧化硅，形成所述界面層233的方法為氧化工藝，如干法氧化工藝或濕法氧化工藝，所述界面層233的作用為：作為p型核心區(qū)的鰭部220和后續(xù)形成的柵介質(zhì)層之間的緩沖層，提高p型核心區(qū)的鰭部220和后續(xù)形成的柵介質(zhì)層之間的界面態(tài)。

本實施例中，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)，參考圖19，包括：位于第一開口241(參考圖18)、第二開口242(參考圖18)和第三開口243(參考圖18)的底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層250和位于所述柵介質(zhì)層250表面的金屬柵電極260，所述金屬柵電極260的頂部表面與所述層間介質(zhì)層240的表面齊平。

所述柵介質(zhì)層250的厚度小于所述偽柵介質(zhì)層231的厚度，在一個具體的實施例中，所述柵介質(zhì)層250的厚度為6?！?2埃。

形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)的方法參照第一實施例中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的方法，不再詳述。本實施例中，在n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有金屬柵極結(jié)構(gòu)形成。

第三實施例

圖20至圖25是本發(fā)明第三實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖20，提供半導(dǎo)體襯底300，所述半導(dǎo)體襯底300具有n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)，所述n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底300上形成有鰭部320和橫跨所述鰭部320的偽柵極結(jié)構(gòu)330。

半導(dǎo)體襯底300包括n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)、p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)和n型核心區(qū)(ⅳ區(qū)域)，所述n型核心區(qū)用于形成核心電路，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)構(gòu)成邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)位于所述n型核心區(qū)的外圍，用于形成對應(yīng)所述核心電路的外圍邏輯電路，所述n型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述n型核心區(qū)用于形成對應(yīng)所述核心電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管。

所述半導(dǎo)體襯底300的材料選擇參照第一實施例，不再詳述。

形成鰭部320的方法參考第一實施例，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底300上對應(yīng)的位置均有鰭部320形成。

本實施例中，還包括用于電學(xué)隔離鰭部320的隔離結(jié)構(gòu)，位于鰭部320兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300上，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料包括氧化硅或氮氧化硅。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)330包括橫跨鰭部320的偽柵介質(zhì)層331和覆蓋偽柵介質(zhì)層331的偽柵電極332。其中，偽柵介質(zhì)層331位于隔離結(jié)構(gòu)表面、覆蓋部分鰭部320的頂部表面和側(cè)壁。形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)330的方法參考第一實施例。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有偽柵極結(jié)構(gòu)330形成。

繼續(xù)參考圖20，在所述半導(dǎo)體襯底300和鰭部320上形成覆蓋所述偽柵極結(jié)構(gòu)330側(cè)壁的層間介質(zhì)層340。

形成層間介質(zhì)層340的方法參照第一實施例，不再詳述。本實施例中，n 型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有層間介質(zhì)層340形成。

本實施例中，還包括：在形成所述層間介質(zhì)層340之前，在n型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)330兩側(cè)的鰭部320中形成n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)，在p型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)330兩側(cè)的鰭部320中形成p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)，在n型核心區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)330兩側(cè)的鰭部320中形成n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)。

參考圖21，去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極332(參考圖20)，形成第一開口341。

去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極332以形成第一開口341的工藝參考第一實施例，不再詳述。

參考圖22，對第一開口341底部的偽柵介質(zhì)層331進(jìn)行氮等離子體處理。

所述氮等離子體處理的作用在于：在n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層331中摻雜氮元素，以提高n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層331的介電常數(shù)，使得在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，能夠使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能有了提升的空間。

在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵電極332保護(hù)p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層331不受到氮等離子體處理的影響，避免加重p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)。

所述氮等離子體處理的具體參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

參考圖23，去除n型核心區(qū)的偽柵電極332(參考圖22)，形成第四開口344；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極332，形成第二開口342。

去除n型核心區(qū)的偽柵電極332以形成第四開口344的方法為干刻工藝或濕刻工藝。本實施例中，采用濕刻工藝去除n型核心區(qū)的偽柵電極332，采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液。

去除p型邊緣區(qū)的偽柵電極332以形成第二開口342的方法參照第一實 施例，不再詳述。

需要說明的是，去除n型核心區(qū)的偽柵電極332以形成第四開口344的步驟可以在形成第一開口341之前進(jìn)行，也可以和形成第一開口341的步驟同時進(jìn)行，也可以在形成第一開口341之后且在氮等離子體處理之前進(jìn)行，也可以在進(jìn)行氮等離子體處理之后且在后續(xù)進(jìn)行的形成金屬柵極結(jié)構(gòu)之前實施。若形成所述第四開口344的步驟在氮等離子體處理之前進(jìn)行，那么在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，對n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331中也會摻雜氮元素，從而使得n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能也有了提升的空間。本實施例中，為了簡化工藝，在氮等離子體處理后，將n型核心區(qū)和p型邊緣區(qū)的偽柵電極332一并去除。

參考圖24，形成第二開口342后，進(jìn)行氟氣氛退火處理。

本實施例中，所述氟氣氛退火處理的目的為：氟與p型邊緣區(qū)的鰭部320表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而改善p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的負(fù)偏壓不穩(wěn)定性(nbti)效應(yīng)。

所述氟氣氛退火處理的參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

另外，需要說明的是，當(dāng)形成第四開口344的步驟在所述氟氣氛退火處理之前進(jìn)行時，n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管也暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中，氟與n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭部320表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，提高了n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道中載流子的遷移率。當(dāng)形成第四開口344的步驟在所述氟氣氛退火處理之后進(jìn)行時，n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中，n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管不會暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中。

參考圖25，氟氣氛退火處理后，去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331；去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331后，在所述第一開口341、第二開口342和第四開口344中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331的方法為干刻工藝或濕刻工藝，本實施例中，采用干刻工藝去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331，采用的刻蝕氣體 為cf4和o2。

所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括：位于第一開口341、第二開口342和第四開口344的底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層350和位于所述柵介質(zhì)層350表面的金屬柵電極360，所述金屬柵電極360的頂部表面與所述層間介質(zhì)層340的表面齊平。

所述柵介質(zhì)層350的厚度小于所述偽柵介質(zhì)層331的厚度，在一個具體的實施例中，所述柵介質(zhì)層350的厚度為6?！?2埃。

形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)的方法參照第一實施例，不再詳述。

本實施例中，在去除n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層331之后且在形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述第四開口344的底部形成界面層333。所述界面層333的材料為氧化硅，形成所述界面層333的方法為氧化工藝，如干法氧化工藝或濕法氧化工藝，所述界面層333的作用為：作為n型核心區(qū)的鰭部320和柵介質(zhì)層350之間的緩沖層，提高n型核心區(qū)的鰭部320和柵介質(zhì)層350之間的界面態(tài)。

第四實施例

圖26至圖34是本發(fā)明第四實施例中鰭式場效應(yīng)晶體管形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合參考圖26和圖27，圖27為沿著圖26中切割線a4-a5(平行于i區(qū)域的鰭部延伸方向且通過i區(qū)域的鰭部)、切割線b4-b5(平行于ⅱ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅱ區(qū)域的鰭部)、切割線c4-c5(平行于ⅲ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅲ區(qū)域的鰭部)和切割線d4-d5(平行于ⅳ區(qū)域的鰭部延伸方向且通過ⅳ區(qū)域的鰭部)，提供半導(dǎo)體襯底400，所述半導(dǎo)體襯底400具有n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、n型核心區(qū)和p型核心區(qū)，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底400上形成有鰭部420和橫跨所述鰭部420的偽柵極結(jié)構(gòu)430。

所述半導(dǎo)體襯底400包括n型邊緣區(qū)(i區(qū)域)、p型邊緣區(qū)(ⅱ區(qū)域)、p型核心區(qū)(ⅲ區(qū)域)和n型核心區(qū)(ⅳ區(qū)域)，所述p型核心區(qū)和n型核心區(qū)構(gòu)成核心區(qū)，所述核心區(qū)用于形成核心電路，所述n型邊緣區(qū)和p型邊緣區(qū)構(gòu)成邊緣區(qū)，所述p型核心區(qū)用于形成對應(yīng)所述核心電路的p型鰭式場效 應(yīng)晶體管，所述n型核心區(qū)用于形成對應(yīng)所述核心電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管；所述邊緣區(qū)位于所述核心區(qū)的外圍，用于形成對應(yīng)所述核心電路的外圍邏輯電路，所述n型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的n型鰭式場效應(yīng)晶體管，所述p型邊緣區(qū)用于形成對應(yīng)所述外圍邏輯電路的p型鰭式場效應(yīng)晶體管。

所述半導(dǎo)體襯底400的材料選擇參考第一實施例，不再詳述。

形成鰭部420的方法參考第一實施例中形成鰭部120的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、p型核心區(qū)和n型核心區(qū)的半導(dǎo)體襯底400上對應(yīng)的位置均有鰭部420形成。

本實施例中，還包括隔離結(jié)構(gòu)410，隔離結(jié)構(gòu)410電學(xué)隔離鰭部420，位于鰭部420兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400上。所述隔離結(jié)構(gòu)410的材料包括氧化硅或氮氧化硅。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)430包括橫跨鰭部420的偽柵介質(zhì)層431和覆蓋偽柵介質(zhì)層431的偽柵電極432。其中，偽柵介質(zhì)層431位于隔離結(jié)構(gòu)410表面、覆蓋部分鰭部420的頂部表面和側(cè)壁。本實施例中，所述偽柵介質(zhì)層431的材料為氧化硅，所述偽柵電極432的材料為多晶硅。

形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)430的方法參考第一實施例中形成偽柵極結(jié)構(gòu)130的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、p型核心區(qū)和n型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有偽柵極結(jié)構(gòu)440形成。

參考圖28，在所述半導(dǎo)體襯底400和鰭部420上形成覆蓋所述偽柵極結(jié)構(gòu)430的側(cè)壁的層間介質(zhì)層440。

形成層間介質(zhì)層440的方法參照第一實施例中形成層間介質(zhì)層140的方法，不再詳述。本實施例中，n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、p型核心區(qū)和n型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有層間介質(zhì)層440形成。

本實施例中，還包括：在形成層間介質(zhì)層440之前，在n型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)430兩側(cè)的鰭部420中形成n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在p型邊緣區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)430兩側(cè)的鰭部420中形成p型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在p型核心區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)430 兩側(cè)的鰭部420中形成p型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)，在n型核心區(qū)的偽柵極結(jié)構(gòu)430兩側(cè)的鰭部420中形成n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)(未標(biāo)示)。

參考圖29，去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極432(參考圖28)，形成第一開口441。

去除n型邊緣區(qū)的偽柵電極432以形成第一開口441的方法參照第一實施例，不再詳述。

參考圖30，對第一開口441底部的偽柵介質(zhì)層431進(jìn)行氮等離子體處理。

所述氮等離子體處理的作用在于：在n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層431中摻雜氮元素，以提高n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層431的介電常數(shù)，使得在保證n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的電學(xué)厚度一定的情況下，能夠使得n型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層431的厚度有了增加的空間，從而使得n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能有了提升的空間。

在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，p型邊緣區(qū)的偽柵電極432保護(hù)p型邊緣區(qū)的偽柵介質(zhì)層431不受到氮等離子體處理的影響，p型核心區(qū)的偽柵電極432保護(hù)p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431不受到氮等離子體處理的影響，避免加重p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的nbti效應(yīng)。

所述氮等離子體處理的具體參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

參考圖31，去除n型核心區(qū)的偽柵電極432，形成第四開口444；氮等離子體處理后，去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極432，在p型邊緣區(qū)形成第二開口442，在p型核心區(qū)形成第三開口443。

去除n型核心區(qū)的偽柵電極432以形成第四開口444的方法參照第三實施例，不再詳述。

去除p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極432以形成第二開口442和第三開口443的方法參照第二實施例，不再詳述。

需要說明的是，去除n型核心區(qū)的偽柵電極432以形成第四開口444的步驟可以在形成第一開口441之前進(jìn)行，也可以和形成第一開口441的步驟 同時進(jìn)行，也可以在形成第一開口441之后且在氮等離子體處理之前進(jìn)行，也可以在進(jìn)行氮等離子體處理之后且在后續(xù)進(jìn)行的形成金屬柵極結(jié)構(gòu)之前實施。若形成所述第四開口444的步驟在氮等離子體處理之前進(jìn)行，那么在進(jìn)行氮等離子體處理的過程中，對n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431中也會摻雜氮元素，從而使得n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的經(jīng)時擊穿(tddb)性能也有了提升的空間。

本實施例中，為了簡化工藝，在氮等離子體處理后，將n型核心區(qū)、p型邊緣區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵電極432一并去除。

參考圖32，形成第二開口442和第三開口443后，進(jìn)行氟氣氛退火處理。

本實施例中，所述氟氣氛退火處理的目的為：氟與p型邊緣區(qū)和p型核區(qū)的鰭部420表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而改善p型邊緣區(qū)和p型核區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的負(fù)偏壓不穩(wěn)定性(nbti)效應(yīng)。

關(guān)于所述氟氣氛退火處理的參數(shù)選擇參照第一實施例，不再詳述。

另外，需要說明的是，當(dāng)形成第四開口444的步驟在所述氟氣氛退火處理之前進(jìn)行時，n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管也暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中。對于n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)，氟通過n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431擴(kuò)散至n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431與鰭部420的界面，從而氟與n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭部420表面的懸掛鍵結(jié)合形成穩(wěn)定的硅-氟鍵，從而提高了n型邊緣區(qū)和n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道中載流子的遷移率。當(dāng)形成第四開口444的步驟在所述氟氣氛退火處理之后進(jìn)行時，n型邊緣區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中，n型核心區(qū)的鰭式場效應(yīng)晶體管不會暴露在所述氟氣氛退火處理的環(huán)境中。

參考圖33，氟氣氛退火處理后，去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431。

去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431的方法為干刻工藝和濕刻工藝。本實施例中，采用干刻工藝去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431，采用的刻蝕氣體為cf4和o2。

參考圖34，去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431后，在所述第一開口441、第二開口442、第三開口443和第四開口444中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

本實施例中，在去除n型核心區(qū)和p型核心區(qū)的偽柵介質(zhì)層431之后且在形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述第三開口443和第四開口444的底部形成界面層433，所述界面層433的材料為氧化硅，形成所述界面層433的方法為氧化工藝，如干法氧化工藝或濕法氧化工藝，所述界面層433的作用為：作為p型核心區(qū)和n型核心區(qū)的鰭部420和后續(xù)形成的柵介質(zhì)層之間的緩沖層，提高p型核心區(qū)和n型核心區(qū)的鰭部420和后續(xù)形成的柵介質(zhì)層之間的界面態(tài)。

本實施例中，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)，包括：位于第一開口441(參考圖33)、第二開口442(參考圖33)、第三開口443(參考圖33和第四開口444(參考圖33)的底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層450和位于所述柵介質(zhì)層450表面的金屬柵電極460，所述金屬柵電極460的頂部表面與所述層間介質(zhì)層440的表面齊平。

所述柵介質(zhì)層450的厚度小于所述偽柵介質(zhì)層431的厚度，在一個具體的實施例中，所述柵介質(zhì)層450的厚度為6?！?2埃。

形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)的方法參照第一實施例中形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的方法，不再詳述。本實施例中，在n型邊緣區(qū)、p型邊緣區(qū)、p型核心區(qū)和n型核心區(qū)對應(yīng)的位置均有金屬柵極結(jié)構(gòu)形成。

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