[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第一初始鳍部；在所述第一初始鳍部中形成第一凹槽，所述第一凹槽沿着垂直于第一初始鳍部延伸方向贯穿第一初始鳍部；在第一凹槽暴露出的第一初始鳍部侧壁形成外延层；形成外延层后，在所述第一凹槽中填充满隔离层；形成隔离层后，形成横跨第一初始鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的第一初始鳍部中形成源漏掺杂区。所述方法提高了鳍式场效应晶体管的性能。

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，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管的工作原理是：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。而鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，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表面和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。

然而，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能较差。

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，以提高鳍式场效应晶体管的性能。

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第一初始鳍部；在所述第一初始鳍部中形成第一凹槽，所述第一凹槽沿着垂直于第一初始鳍部延伸方向贯穿第一初始鳍部；在第一凹槽暴露出的第一初始鳍部侧壁形成外延层；形成外延层后，在所述第一凹槽中填充满隔离层；形成隔离层后，形成横跨第一初始鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的第一初始鳍部中形成源漏掺杂区。

可选的，所述外延层的材料为单晶硅、单晶锗或者单晶锗化硅。

可选的，形成所述外延层的工艺为外延生长工艺。

可选的，所述外延层的生长速率为100埃/分钟～2000埃/分钟。

可选的，所述隔离层的材料为氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。

可选的，所述隔离层的材料为高K氧化硅。

可选的，所述第一初始鳍部的顶部表面具有保护层；所述第一凹槽还延伸至保护层中并贯穿保护层；所述鳍式场效应晶体管的形成方法还包括：形成隔离层后且在形成栅极结构之前，去除所述保护层。

可选的，所述保护层的材料为氮化硅、氮化钛或者氮氧化硅。

可选的，所述半导体衬底上还具有覆盖第一初始鳍部侧壁的隔离结构；第一凹槽还延伸至隔离结构中；所述鳍式场效应晶体管的形成方法还包括：形成隔离层后，在所述隔离结构中形成开口，所述开口暴露出第一初始鳍部两侧的部分侧壁，且所暴露出的部分侧壁平行于第一初始鳍部延伸方向；形成开口后，去除保护层；去除保护层后，在部分开口中和部分第一初始鳍部的顶部表面形成横跨第一初始鳍部的栅极结构。

可选的，还包括：在形成第一初始鳍部的同时形成了第二初始鳍部，第二初始鳍部的两端分别与相邻的第一初始鳍部连接，第一初始鳍部和第二初始鳍部呈环状结构；在形成隔离结构的过程中，去除第二初始鳍部。

可选的，形成第一初始鳍部和第二初始鳍部的工艺为自对准双重图形化工艺。