鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝節(jié)點(diǎn)逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，以獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當(dāng)器件的特征尺寸進(jìn)一步下降時(shí)，即使采用后柵工藝，常規(guī)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無(wú)法滿足對(duì)器件性能的需求，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin FET)作為一種多柵器件得到了廣泛的關(guān)注。
[0003]鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種常見(jiàn)的多柵器件，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]如圖1所示，包括:半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有凸出的鰭部11，鰭部11 一般是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；介質(zhì)層12，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部11的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)13，橫跨在所述鰭部11上，覆蓋所述鰭部11的部分頂部和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)13包括柵介質(zhì)層(圖中未示出)和位于柵介質(zhì)層上的柵電極(圖中未示出)。對(duì)于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，鰭部11的頂部以及兩側(cè)的側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)13相接觸的部分都成為溝道區(qū)，即具有多個(gè)柵，有利于增大驅(qū)動(dòng)電流，改善器件性能。
[0005]所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其形成方法，提高所述鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成凸起的鰭部；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層表面低于鰭部的頂部表面并覆蓋鰭部的部分側(cè)壁；采用外延工藝在所述鰭部表面形成外延層，并且在進(jìn)行所述外延工藝時(shí)通入摻雜氣體使形成的外延層具有摻雜離子；在所述外延層表面形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)形成源極和漏極。
[0008]可選的，還包括:刻蝕部分厚度的鰭部之后，再在所述鰭部表面形成外延層。
[0009]可選的，所述鰭部被去除的厚度小于50nm。
[0010]可選的，采用各向同性刻蝕工藝刻蝕所述鰭部。
[0011]可選的，所述各向同性刻蝕工藝為濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液、氫氧化鉀溶液或硝酸和氫氟酸的混合溶液。
[0012]可選的，采用選擇性外延工藝形成所述外延層。
[0013]可選的，所述選擇性外延工藝包括原子層沉積工藝、分子束外延工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。
[0014]可選的，所述外延層的材料為硅、鍺化硅、鍺、碳化硅或砷化鎵。
[0015]可選的,所述外延層的厚度小于50nm。
[0016]可選的，所述外延層的厚度與刻蝕去除的鰭部厚度相同。
[0017]可選的,所述外延層內(nèi)的摻雜離子濃度為lE10atom/cm3?lE20atom/cm3。
[0018]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子濃度從外延層表面向鰭部表面逐漸升高。
[0019]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子的濃度呈高斯分布。
[0020]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子類型與待形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類型一致。
[0021]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種上述方法形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的凸起的鰭部；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層表面低于鰭部的頂部表面并覆蓋鰭部的部分側(cè)壁；位于所述鰭部表面的外延層，所述外延層具有摻雜離子；位于所述外延層表面，橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部?jī)?nèi)的源極和漏極。
[0022]可選的，所述外延層的材料為硅、鍺化硅、鍺、碳化硅或砷化鎵中。
[0023]可選的，所述外延層的厚度小于50nm。
[0024]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子濃度為lE10atom/cm3?lE20atom/cm3。
[0025]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子濃度從外延層表面向鰭部表面逐漸升高或呈高斯分布。
[0026]可選的，所述外延層內(nèi)的摻雜離子類型與待形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類型相反。
[0027]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):
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案，在半導(dǎo)體襯底上形成鰭部以及介質(zhì)層之后，在所述鰭部表面形成外延層，并且，通過(guò)原位摻雜工藝對(duì)所述外延層進(jìn)行摻雜，然后在所述外延層表面形成橫跨鰭部的柵極結(jié)構(gòu)和位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極。位于柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層作為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域。由于采用原位摻雜工藝對(duì)所述外延層進(jìn)行摻雜，所以，位于鰭部頂部表面和側(cè)壁表面的外延層中，距離鰭部表面相同距離處的摻雜離子濃度相同。與現(xiàn)有技術(shù)采用離子注入工藝對(duì)鰭部進(jìn)行離子摻雜相比，可以提高所述外延層內(nèi)同一厚度處的摻雜離子濃度的均勻性，從而提高晶體管的閾值電壓等電性參數(shù)的準(zhǔn)確性。并且，采用原位摻雜工藝還可以避免現(xiàn)有技術(shù)中采用離子注入工藝帶來(lái)的損傷，提高柵極結(jié)構(gòu)與外延層之間的界面質(zhì)量，從而避免出現(xiàn)柵極漏電流等問(wèn)題，進(jìn)一步提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。
[0029]進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案中可以對(duì)鰭部進(jìn)行刻蝕之后，再在刻蝕后的鰭部表面形成所述外延層，與直接在鰭部表面形成外延層相比，在刻蝕后的鰭部表面形成的外延層的底部位于介質(zhì)層之間的鰭部上，可以提高所述外延層與鰭部的接觸面積，進(jìn)一步提高所述外延層中的摻雜離子對(duì)于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓等電性參數(shù)的調(diào)整作用。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是現(xiàn)有的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2至圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步的提聞。
[0033]晶體管的溝道區(qū)域下方一般會(huì)形成阱摻雜以調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓等電學(xué)特性，所述阱摻雜一般通過(guò)離子注入工藝形成，對(duì)于平面晶體管，采用離子注入工藝在溝道內(nèi)形成的阱摻雜在相同深度處的摻雜濃度較為均勻；而對(duì)于立體的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，由于所述溝道位于鰭部的表面，具有位于鰭部頂部表面以及側(cè)壁的兩個(gè)方向的溝道，采用離子注入工藝對(duì)鰭部表面進(jìn)行阱摻雜注入的過(guò)程中，由于離子注入具有一定的方向性，會(huì)導(dǎo)致距離鰭部頂部表面某一深度出的摻雜離子濃度與距離鰭部側(cè)壁表面相同深度處的摻雜離子濃度不相同，例如:當(dāng)采用垂直于鰭部頂部方向的離子注入時(shí)，鰭部頂部表面接受到的離子注入劑量遠(yuǎn)大于側(cè)壁表面接受到的離子注入劑量，導(dǎo)致距離鰭部頂部表面某一深度處的摻雜離子濃度大于距離鰭部側(cè)壁表面相同深度處的摻雜離子濃度；當(dāng)采用傾斜方向的離子注入時(shí)，由于實(shí)際工藝中，襯底上一般會(huì)形成多個(gè)鰭部，相鄰鰭部之間的距離較小，相鄰鰭部之間會(huì)產(chǎn)生遮擋作用，導(dǎo)致鰭部底部受到的離子注入劑量小于頂部的離子注入的劑量，從而導(dǎo)致距離側(cè)壁表面形同深度處的鰭部上部分和底部的摻