[发明专利]鳍式场效应晶体管及其形成方法

说明书

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。

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。