[發(fā)明專利]鰭式場效應晶體管及其形成方法

有效

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• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104425269B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 張海洋;王冬江
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種鰭式場效應晶體管及其形成方法。

背景技術

在半導體技術領域，隨著集成電路的特征尺寸不斷減小，以及對集成電路更高信號傳遞速度的要求，晶體管需要在尺寸逐漸減小的同時具有更高的驅動電流。為順應這種要求，傳統(tǒng)的互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）晶體管的長度變得比以往更短，然而，這仍然難以滿足高集成度的需要。

因此，在現(xiàn)有技術中，提出了鰭式場效應晶體管（FinFET）。參照圖1，鰭式場效應晶體管包括：位于襯底10上的絕緣層11；貫穿絕緣層11且高出絕緣層11上表面的鰭部12；橫跨所述鰭部12的柵極13，柵極13與其下的鰭部上表面和側壁表面接觸；分別形成在柵極13兩側鰭部的源極、漏極（未示出），源極與柵極之間、漏極與柵極之間是相互隔開的。相比于互補金屬氧化物半導體晶體管，鰭式場效應晶體管為位于襯底上的類似立體結構，它的特征尺寸更小，更能滿足高集成度的要求。

鰭式場效應晶體管的柵極13與鰭部12的上表面和兩個相對的側壁表面接觸，則在工作時，與柵極13接觸的鰭部12的上表面和兩個相對的側壁表面均能形成溝道區(qū)，這提升了載流子的遷移率。

但是，隨著現(xiàn)代社會的信息數(shù)據(jù)的膨脹，需要更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸，而目前的鰭式場效應晶體管中載流子的遷移率不能滿足這一要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是，隨著現(xiàn)代社會的信息數(shù)據(jù)的膨脹，需要更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸，而目前的鰭式場效應晶體管中載流子的遷移率不能滿足這一要求。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應晶體管的形成方法，所述鰭式場效應晶體管的形成方法包括：

提供基底，在所述基底上形成有鰭部；

在所述鰭部表面選擇性生長拓撲絕緣體層；

形成柵介質層，所述柵介質層覆蓋拓撲絕緣體層，形成橫跨所述柵介質層的第一柵極；

去除所述鰭部兩端的柵介質層和拓撲絕緣體層，在暴露的鰭部表面形成具有摻雜的外延層，所述外延層與第一柵極之間為剩余的柵介質層和拓撲絕緣體層所隔開，所述鰭部兩端具有摻雜的外延層分別作為源極、漏極。

可選地，所述拓撲絕緣體層的材料為Bi₂Te₃、Bi₂Se₃或Sb₂Te₃。

可選地，所述選擇性生長拓撲絕緣體層的方法為分子束外延生長。

可選地，所述分子束外延生長過程位于真空環(huán)境中，所述真空環(huán)境的壓強范圍為10^-7～10^-10Torr；真空環(huán)境的溫度范圍為150～250℃。

可選地，去除所述鰭部兩端的柵介質層和拓撲絕緣體層的方法為干法刻蝕。

可選地，在暴露的鰭部表面形成具有摻雜的外延層的方法包括：

在暴露的鰭部表面外延生長形成外延層，在外延生長外延層時，還進行原位離子注入，形成具有摻雜的外延層。

可選地，所述外延層的材料為碳硅，所述外延層中的摻雜為N型摻雜；或者，

所述外延層的材料為鍺硅，所述外延層中的摻雜為P型摻雜；

可選地，所述第一柵極為前柵工藝形成的柵極。

可選地，所述第一柵極為后柵工藝中的偽柵極，所述柵介質層為高K柵介質層；

在形成源極、漏極后，在所述基底上形成層間介質層，所述層間介質層上表面與偽柵極上表面持平；

去除所述偽柵極形成偽柵溝槽；

在所述偽柵溝槽中形成第二柵極。

可選地，所述高K柵介質層的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鑭、氧化鋁、氧化鉭、氧化鈦、鈦酸鍶、氧化釔、鈦酸鋇鍶、鈦酸鋇、鈦酸鉛鈧、氧化鋁鑭、鈦酸鋅、鈮酸鋅鉛、氮氧化鉿、氮氧化鋯、氮氧化鑭、氮氧化鋁、氮氧化鈦、氮氧化鍶鈦、氮氧化鑭鋁、氮氧化釔中的一種或多種。

可選地，所述形成柵介質層的方法為原子層沉積。

可選地，所述第二柵極的材料為鎢、鈦、鉭、釕、鋯、鈷、銅、鋁、鉛、鉑、錫、銀、金、氮化鉭、氮化鈦、氮化鎢、硅化鎢、氧化釕、硅化鈷、硅化鎳、碳米納管、導電碳中的一種或多種。

可選地，形成所述鰭部的方法包括：

圖形化所述基底，形成高出所述基底表面的凸出部；