鳍式场效应晶体管及其形成方法
【专利摘要】一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，其中，鳍式场效应晶体管的形成方法包括：提供基底，在基底上形成有鳍部；在鳍部表面选择性生长拓扑绝缘体层；形成栅介质层，栅介质层覆盖拓扑绝缘体层，形成横跨栅介质层的第一栅极；分别去除鳍部两端的栅介质层和拓扑绝缘体层，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层，外延层与第一栅极之间为剩余的栅介质层和拓扑绝缘体层所隔开，鳍部两端具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。在源极与漏极之间施加电压，拓扑绝缘体层表面导通，拓扑绝缘体层表面作为沟道区；在栅极与源极之间施加电压，该电压引发的电场可以调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度。沟道区中的载流子不会碰撞、干扰，提升了载流子的迁移率。
【专利说明】鳍式场效应晶体管及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。
【背景技术】
[0002]在半导体【技术领域】，随着集成电路的特征尺寸不断减小，以及对集成电路更高信号传递速度的要求，晶体管需要在尺寸逐渐减小的同时具有更高的驱动电流。为顺应这种要求，传统的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)晶体管的长度变得比以往更短，然而，这仍然难以满足高集成度的需要。
[0003]因此，在现有技术中，提出了鳍式场效应晶体管(FinFET)。参照图1，鳍式场效应晶体管包括:位于衬底10上的绝缘层11 ;贯穿绝缘层11且高出绝缘层11上表面的鳍部12 ;横跨所述鳍部12的栅极13，栅极13与其下的鳍部上表面和侧壁表面接触；分别形成在栅极13两侧鳍部的源极、漏极(未示出)，源极与栅极之间、漏极与栅极之间是相互隔开的。相比于互补金属氧化物半导体晶体管，鳍式场效应晶体管为位于衬底上的类似立体结构，它的特征尺寸更小，更能满足高集成度的要求。
[0004]鳍式场效应晶体管的栅极13与鳍部12的上表面和两个相对的侧壁表面接触，则在工作时，与栅极13接触的鳍部12的上表面和两个相对的侧壁表面均能形成沟道区，这提升了载流子的迁移率。
[0005]但是，随着现代社会的信息数据的膨胀，需要更快、更高效的数据传输，而目前的鳍式场效应晶体管中载流子的迁移率不能满足这一要求。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是，随着现代社会的信息数据的膨胀，需要更快、更高效的数据传输，而目前的鳍式场效应晶体管中载流子的迁移率不能满足这一要求。
[0007]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，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括:
[0008]提供基底，在所述基底上形成有轄部；
[0009]在所述鳍部表面选择性生长拓扑绝缘体层；
[0010]形成栅介质层，所述栅介质层覆盖拓扑绝缘体层，形成横跨所述栅介质层的第一栅极；
[0011]去除所述鳍部两端的栅介质层和拓扑绝缘体层，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层，所述外延层与第一栅极之间为剩余的栅介质层和拓扑绝缘体层所隔开，所述鳍部两端具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。
[0012]可选地，所述拓扑绝缘体层的材料为Bi2Te3、Bi2Se3或Sb2Te3。
[0013]可选地，所述选择性生长拓扑绝缘体层的方法为分子束外延生长。
[0014]可选地，所述分子束外延生长过程位于真空环境中，所述真空环境的压强范围为10_7?1-1ciTorr ;真空环境的温度范围为150?250°C。
[0015]可选地，去除所述鳍部两端的栅介质层和拓扑绝缘体层的方法为干法刻蚀。
[0016]可选地，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层的方法包括:
[0017]在暴露的鳍部表面外延生长形成外延层，在外延生长外延层时，还进行原位离子注入，形成具有掺杂的外延层。
[0018]可选地，所述外延层的材料为碳硅，所述外延层中的掺杂为N型掺杂；或者，
[0019]所述外延层的材料为锗硅，所述外延层中的掺杂为P型掺杂；
[0020]可选地，所述第一栅极为前栅工艺形成的栅极。
[0021]可选地，所述第一栅极为后栅工艺中的伪栅极，所述栅介质层为高K栅介质层；
[0022]在形成源极、漏极后，在所述基底上形成层间介质层，所述层间介质层上表面与伪栅极上表面持平；
[0023]去除所述伪栅极形成伪栅沟槽；
[0024]在所述伪栅沟槽中形成第二栅极。
[0025]可选地，所述高K栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化招镧、钛酸锌、银酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化错、氮氧化镧、氮氧化招、氮氧化钛、氮氧化银钛、氮氧化镧招、氮氧化钇中的一种或多种。
[0026]可选地，所述形成栅介质层的方法为原子层沉积。
[0027]可选地，所述第二栅极的材料为钨、钛、钽、钌、锆、钴、铜、铝、铅、钼、锡、银、金、氮化钽、氮化钛、氮化钨、硅化钨、氧化钌、硅化钴、硅化镍、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
[0028]可选地，形成所述鳍部的方法包括:
[0029]图形化所述基底，形成高出所述基底表面的凸出部；
[0030]在所述基底上形成绝缘材料层，所述基底上的绝缘材料层上表面高于凸出部上表面，或者所述基底上的绝缘材料层上表面与凸出部上表面持平；
[0031]回刻蚀所述绝缘材料层，去除部分厚度的绝缘材料层，剩余绝缘材料层作为绝缘层，高于绝缘层上表面的凸出部作为鳍部。
[0032]可选地，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0033]可选地，所述基底为绝缘体上硅基底，所述绝缘体上硅基底包括:底部硅层、位于所述底部硅层上的绝缘层、位于所述绝缘层上的顶部硅层；
[0034]形成所述鳍部的方法包括:图形化所述顶部硅层形成鳍部。
[0035]本发明还提供一种鳍式场效应晶体管，所述鳍式场效应晶体管包括:
[0036]基底；
[0037]位于所述基底上的鳍部；
[0038]位于鳍部两端之间部分长度的鳍部表面的拓扑绝缘体层；
[0039]位于所述拓扑绝缘体层上的栅介质层；
[0040]横跨所述栅介质层的栅极；
[0041]位于所述鳍部两端表面的外延层，所述外延层与栅极之间为栅介质层和拓扑绝缘体层所隔开，在所述外延层中具有掺杂，位于所述鳍部两端表面的具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。
[0042]可选地，所述拓扑绝缘体层的材料为Bi2Te3、Bi2Se3或Sb2Te3。
[0043]可选地，所述外延层的材料为碳硅，所述外延层中的掺杂为N型掺杂；或者，
[0044]所述外延层的材料为锗硅，所述外延层中的掺杂为P型掺杂。
[0045]可选地，所述栅极的材料为多晶硅。
[0046]可选地，所述栅介质层为高K栅介质层，所述鳍式场效应晶体管还包括位于基底上的层间介质层，所述栅极位于层间介质层中，所述栅极上表面与层间介质层上表面持平。
[0047]可选地，所述高K栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化招镧、钛酸锌、银酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化错、氮氧化镧、氮氧化招、氮氧化钛、氮氧化银钛、氮氧化镧招、氮氧化钇中的一种或多种。
[0048]可选地，所述栅极的材料为钨、钛、钽、钌、锆、钴、铜、铝、铅、钼、锡、银、金、氮化钽、
氮化钛、氮化钨、硅化钨、氧化钌、硅化钴、硅化镍、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
[0049]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0050]本发明的技术方案使用选择性生长法在鳍部表面生长拓扑绝缘体层。不同于传统的半导体材料，拓扑绝缘体层表面为金属态，当在源极与漏极之间施加电压，拓扑绝缘体层表面的载流子在源极与漏极之间运动形成电流，鳍式场效应晶体管工作，拓扑绝缘体层表面作为沟道区。在鳍式场效应晶体管工作时，在栅极与源极之间施加电压，该电压引发的电场可以调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度。所述调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度，包括增大载流子浓度，以提高沟道区中载流子的迁移率；和减小载流子浓度，以实现关闭沟道区的目的。
[0051]另外，当鳍式场效应晶体管工作时，拓扑绝缘体层表面的电子自旋方向与电子运动方向存在确定的关系，例如，当自旋向上的电子向左运动时，自旋向下的电子只能向右运动；相应的，当自旋向上的电子向右运动时，自旋向下的电子只能向左运动。这样沿不同方向运动的电子各行其道而不会发生相互干扰、碰撞，这提升了沟道区中载流子的迁移率，而且能量损耗也显著降低，使得源极与漏极之间的电流增大，提升晶体管中信号传递速率和晶体管的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1是现有技术的鳍式场效应晶体管的立体结构示意图；
[0053]图2是本发明具体实施例的鳍式场效应晶体管在制作过程中的立体结构示意图；
[0054]图3是沿图2的AA方向的剖面结构示意图；
[0055]图4是本发明具体实施例的鳍式场效应晶体管在制作过程中的剖面结构示意图；
[0056]图5是本发明具体实施例的鳍式场效应晶体管在制作过程中的立体结构示意图；
[0057]图6是沿图5的BB方向的剖面结构示意图；
[0058]图7是本发明具体实施例的鳍式场效应晶体管在制作过程中的立体结构示意图；
[0059]图8是沿图7的CC方向的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0060]针对【背景技术】的问题，本发明提出一种将现有的拓扑绝缘体材料应用到鳍式场效应晶体管的方案。
[0061]拓扑绝缘体(Topological Insulator, TI)是一种具有奇异量子特性的新物质状态，为近年来物理学的重要科学热点及前沿之一。它完全不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”，它是一种内部绝缘而界面允许电荷移动的金属态。换句话说，拓扑绝缘体的体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面则是无能隙的金属态。但是，这种无能隙的表面金属态也完全不同于一般意义上的由于表面未饱和键或者是表面重构导致的表面态，也就是不同于传统意义上的金属，拓扑绝缘体的表面金属态完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定，是由对称性所决定，与表面的具体结构无关。也正是因为该表面金属态的出现是由其对称性所决定的，所以它的存在非常稳定，基本不受到杂质与无序的影响。
[0062]除此之外，拓扑绝缘体的基本性质是由“量子力学”和“相对论”共同作用的结果，由于自旋轨道耦合作用，在表面上会产生由时间反演对称性保护的无能隙的自旋分辨的表面电子态，这种电子的运动轨迹具有规律性，就如同高速公路上运动的汽车一样，正向与反向行驶的汽车分别走不同的道路，互不干扰。处于这样有序运动状态的电子不会相互碰撞，因此能耗很低。
[0063]正是由于拓扑绝缘体所具有的上述特征，本发明技术方案提出了将之应用到鳍式场效应晶体管。
[0064]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0065]参照图2、图3，图2为立体结构示意图，图3为沿图2的AA方向的剖面结构示意图，提供基底100。
[0066]在具体实施例中，所述基底100的材料可以是硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓或碳硅等熟知的材料。在本实施例中，基底100的材料为硅，在所述基底100中形成有高掺杂，使之具有较好导电性能。
[0067]继续参照图2、图3，在所述基底100上形成绝缘层101，在基底100上还形成高于绝缘层101上表面的鳍部102，鳍部102周围为绝缘层101。
[0068]具体地，在基底100上形成绝缘层101和鳍部102的方法包括:
[0069]图形化基底100，去除鳍部位置周围部分厚度的基底，形成高出基底100上表面的凸出部103 ；
[0070]在基底100上形成绝缘材料层，所述基底上的绝缘材料层上表面与凸出部103上表面持平，在其他实施例中，所述基底上的绝缘层上表面也可以高于凸出部上表面；
[0071]回刻蚀绝缘材料层，去除部分厚度的绝缘材料层，剩余绝缘材料层作为绝缘层101，高于绝缘层101上表面的凸出部作为鳍部102。
[0072]在具体实施例中，绝缘层101的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在其他实施例中，所述绝缘层101的材料也可为其他可行的绝缘材料。
[0073]在本实施例中，基底100为硅基底。但不限于此，在其他实施例中，所述基底为绝缘体上娃基底,所述绝缘体上娃基底包括底部娃层、位于底部娃层上的绝缘层和位于绝缘层上的顶部硅层，则形成鳍部的方法为图形化顶部硅层形成鳍部。
[0074]参照图4,在鳍部102表面选择性生长拓扑绝缘体层104,所述鳍部102表面包括鳍部102的上表面和所有的侧面，在该过程中，绝缘层101作用掩模层，使得拓扑绝缘体层104只在鳍部102表面生长。
[0075]在具体实施例中，拓扑绝缘体层的生长与鳍部102的晶向有关，而晶向用晶格常数表征。在本实施例中，基底100为硅基底，硅基底的晶向为Si (111)，拓扑绝缘体沿鳍部102的Si (111)方向生长，这样形成的拓扑绝缘体层与鳍部表面的结合更加紧密。在其他实施例中，当基底的晶向为其他晶向时，拓扑绝缘体也可沿特定晶向生长。
[0076]在具体实施例中，拓扑绝缘体层104的材料为Bi2Te3、Bi2Se3或Sb2Te3。在本实施例中，所述选择性生长拓扑绝缘体层104的方法为分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)生长。以Bi2Te3为例，在超高真空条件下，对装有B1、Te等各种所需组分的炉子加热而产生蒸气，蒸气经小孔准直后形成的原子束或分子束沿直线方向直接喷射到适当温度的鳍部102表面，同时控制原子束或分子束对鳍部102表面进行扫描，就可使B1、Te或它们的分子在鳍部102表面沿晶向逐层生长，直至形成拓扑绝缘体层104。分子束外延的好处在于:使用的基底、鳍部温度低，拓扑绝缘体层104的生长速率慢，分子束或原子束的喷射强度易于精确控制，实现有效控制拓扑绝缘体层104的厚度，并减小拓扑绝缘体层104的线宽粗糙度的目的。
[0077]在具体实施例中，所述分子束外延生长过程位于真空环境中，真空环境的压强范围为10_7?10_1(lTorr，在真空环境中，可以避免杂质沾污，可长出质量极好的拓扑绝缘体层；真空环境的温度范围为150?250°C，这可以促进B1、Te的分子束或原子束在鳍部表面的扩散，使得鳍部表面形成的拓扑绝缘体层表面更加光滑。如果温度低于150°C，则B1、Te的分子束或原子束不能在鳍部表面形成均匀、有效扩散，使得拓扑绝缘体层表面粗糙。如果温度高于250°C，B1、Te的分子束或原子束不能完全凝华成固体，也就不能形成完整的拓扑绝缘体层。
[0078]参照图5、图6，图5是立体结构示意图，图6是沿图5的BB方向的剖面结构示意图，形成栅介质层105，栅介质层105覆盖绝缘层101和拓扑绝缘体层104，接着形成横跨栅介质层105的第一栅极106。在其他实施例中，栅介质层也可只覆盖拓扑绝缘体层表面，即在形成栅介质层时，去除绝缘层101上的栅介质层部分，只保留拓扑绝缘体层表面的栅介质层。
[0079]在具体实施例中，栅介质层105的材料为氧化硅。形成栅介质层105的方法为在所述绝缘层101上化学气相沉积氧化硅层，该氧化硅层作为栅介质层。在其他实施例中，在化学气相沉积氧化硅层后，刻蚀去除绝缘层上的氧化硅层，剩余拓扑绝缘体层上的氧化硅层作为栅介质层。
[0080]在具体实施例中，第一栅极106的材料可以为多晶硅。形成第一栅极106的方法包括:化学气相沉积多晶硅层；图形化多晶硅层，形成横跨栅介质层105的第一栅极106。
[0081]参照图7、图8，图7是立体结构示意图，图8是沿图7的CC方向的剖面结构示意图，分别去除鳍部102两端的栅介质层105和拓扑绝缘体层104，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层107，外延层107与第一栅极106为剩余的栅介质层105和拓扑绝缘体层104所隔开，外延层107与相邻的拓扑绝缘体层104接触，所述鳍部102两端具有掺杂的外延层107分别作为源极、漏极。
[0082]需要说明的是，参照图7，外延层107覆盖鳍部102的上表面和两相对侧面，还覆盖鳍部102垂直于鳍部长度方向的端面，但未示出。
[0083]在具体实施例中，去除鳍部102两端的栅介质层105和拓扑绝缘体层104的方法为干法刻蚀。参照图7，去除鳍部102两端的栅介质层105不仅包括去除鳍部102两端的鳍部表面的栅介质层，还包括去除暴露的鳍部在垂直于鳍部长度方向的两侧的栅介质层，暴露部分绝缘层。在其他实施例中，去除鳍部两端的栅介质层可以只去除鳍部两端的鳍部表面的栅介质层。
[0084]在具体实施例中，在暴露的鳍部102表面形成具有掺杂的外延层107的方法包括:
[0085]在暴露的鳍部102表面外延生长外延层,在外延生长外延层时,还进行原位离子注入，最终形成的外延层107中具有掺杂。在外延生长过程，绝缘层101、第一栅极106和栅介质层105均起到掩模作用，外延层107只沿鳍部102的晶向方向选择性生长。
[0086]在具体实施例中，根据待形成的鳍式场效应晶体管的类型选择外延层107的材料、原位离子注入的离子类型。当待形成的鳍式场效应晶体管为N型晶体管，外延层107的材料为碳硅，原位离子注入的离子为N型离子，外延层107中的掺杂为N型掺杂；当待形成的鳍式场效应晶体管为P型晶体管，外延层107的材料为锗硅，原位离子注入的离子类型为P型离子，外延层107中的掺杂为P型掺杂。
[0087]在本实施例中，第一栅极为前栅工艺形成的栅极，第一栅极的材料为掺杂多晶硅，栅介质层的材料为氧化硅。在其他实施例中，第一栅极也可以是后栅工艺中的伪栅极，第一栅极的材料为多晶硅、无定形碳或非晶硅。当第一栅极为伪栅极，栅介质层的材料为高K介质材料，栅介质层为高K栅介质层。当栅介质层为高K栅介质层，在鳍部表面选择性生长形成拓扑绝缘体层后，使用原子层沉积法形成高K栅介质层。
[0088]在具体实施例中，所述高K介质材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化招镧、钛酸锌、银酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化错、氮氧化镧、氮氧化招、氮氧化钛、氮氧化银钛、氮氧化镧招、氮氧化钇中的一种或多种。
[0089]进一步地，在形成源极、漏极后，在所述绝缘层上形成层间介质层，层间介质层上表面与伪栅极上表面基本持平；去除伪栅极形成伪栅沟槽；在伪栅沟槽中形成第二栅极。
[0090]在具体实施例中，所述第二栅极的材料为钨、钛、钽、钌、锆、钴、铜、铝、铅、钼、锡、银、金、氮化钽、氮化钛、氮化钨、硅化钨、氧化钌、硅化钴、硅化镍、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
[0091]使用本实施例的技术方案，形成具有拓扑绝缘体层的鳍式场效应晶体管。不同于传统的半导体材料，拓扑绝缘体层表面为金属态，当在源极与漏极之间施加电压，拓扑绝缘体层表面的载流子在源极与漏极之间运动形成漏电流，鳍式场效应晶体管工作，拓扑绝缘体层表面作为沟道区。在鳍式场效应晶体管工作时，在第一栅极与源极之间，或者第二栅极与源极之间施加电压，该电压引发的电场可以调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度。所述调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度，包括增大载流子浓度，以提高沟道区中载流子的迁移率；和减小载流子浓度，以实现关闭沟道区的目的。在具体实施例中，基底也可以作为背栅极，当鳍式场效应晶体管工作时，在背栅极与源极之间也施加电压，背栅极电压与第一栅极电压共同调节拓扑绝缘体层表面的载流子浓度，实现对鳍式场效应晶体管的更好控制。
[0092]另外，当鳍式场效应晶体管工作时，拓扑绝缘体层表面的电子自旋方向与电子运动方向存在确定的关系，例如，当自旋向上的电子向左运动时，自旋向下的电子只能向右运动；相应的，当自旋向上的电子向右运动时，自旋向下的电子只能向左运动。这样沿不同方向运动的电子各行其道而不会发生相互干扰、碰撞，这提升了沟道区中载流子的迁移率，而且能量损耗也显著降低，使得源极与漏极之间的漏电流增大，提升晶体管中信号传递速率和晶体管的性能。
[0093]参照图7、图8，本发明还提供一种鳍式场效应晶体管，该鳍式场效应晶体管包括:
[0094]基底100，所述基底100具有高出基底100上表面的凸出部103 ；
[0095]位于基底100上的鳍部102，在本实施例中，所述鳍式场效应晶体管还包括位于所述基底100上的绝缘层101，所述凸出部103穿过绝缘层101，所述绝缘层101的厚度小于凸出部103的高度，高出绝缘层101上表面的凸出部部分作为鳍部102 ；
[0096]位于鳍部102两端之间部分长度的鳍部102表面的拓扑绝缘体层104 ；
[0097]位于拓扑绝缘体层104上的栅介质层105 ；
[0098]横跨栅介质层105的第一栅极106 ；
[0099]位于鳍部102两端表面的外延层107,外延层107与第一栅极106之间为栅介质层105和拓扑绝缘体层104所隔开，在外延层107中具有掺杂，位于鳍部102两端表面的具有掺杂的外延层107分布作为源极、漏极。
[0100]在具体实施例中，所述拓扑绝缘体层104的材料为Bi2Te3、Bi2Se3或Sb2Te3。
[0101]在具体实施例中，当鳍式场效应晶体管为N型晶体管，外延层107的材料为碳硅，外延层107中的掺杂为N型掺杂；当鳍式场效应晶体管为P型晶体管，外延层107的材料为锗硅，外延层107中的掺杂为P型掺杂。
[0102]在具体实施例中，第一栅极106是使用前栅工艺形成的栅极，第一栅极106的材料为多晶娃。
[0103]在其他实施例中，第一栅极还可以是通过后栅工艺形成，则栅介质层为为高K栅介质层，鳍式场效应晶体管还包括位于绝缘层上的层间介质层，第一栅极位于层间介质层中，所述第一栅极上表面与层间介质层上表面基本持平。
[0104]在具体实施例中，所述高K介质材料为氧化铪、氧化锆、氧化镧、氧化铝、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化招镧、钛酸锌、银酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化错、氮氧化镧、氮氧化招、氮氧化钛、氮氧化银钛、氮氧化镧招、氮氧化钇中的一种或多种。
[0105]在具体实施例中，所述第一栅极的材料为钨、钛、钽、钌、锆、钴、铜、铝、铅、钼、锡、银、金、氮化钽、氮化钛、氮化钨、硅化钨、氧化钌、硅化钴、硅化镍、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
[0106]在本实施例中，绝缘层101的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，基底100的材料为高掺杂硅。在其他实施例中，所述基底还可以为绝缘体上硅基底，所述绝缘体上硅基底包括底部硅层、位于底部硅层上的绝缘层、位于绝缘层上的顶部硅层，所述鳍部为图形化顶部硅层所形成的。
[0107]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底，在所述基底上形成有轄部; 在所述鳍部表面选择性生长拓扑绝缘体层； 形成栅介质层，所述栅介质层覆盖拓扑绝缘体层，形成横跨所述栅介质层的第一栅极； 去除所述鳍部两端的栅介质层和拓扑绝缘体层，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层，所述外延层与第一栅极之间为剩余的栅介质层和拓扑绝缘体层所隔开，所述鳍部两端具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。
2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述拓扑绝缘体层的材料为Bi2Te3、Bi2Se3 或 Sb2Te3。
3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述选择性生长拓扑绝缘体层的方法为分子束外延生长。
4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述分子束外延生长过程位于真空环境中，所述真空环境的压强范围为10_7?KTltlTorr ;真空环境的温度范围为150?250°C。
5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，去除所述鳍部两端的栅介质层和拓扑绝缘体层的方法为干法刻蚀。
6.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层的方法包括: 在暴露的鳍部表面外延生长形成外延层，在外延生长外延层时，还进行原位离子注入，形成具有掺杂的外延层。
7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述外延层的材料为碳硅，所述外延层中的掺杂为N型掺杂；或者， 所述外延层的材料为锗硅，所述外延层中的掺杂为P型掺杂。
8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一栅极为前栅工艺中形成的栅极。
9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一栅极为后栅工艺中的伪栅极，所述栅介质层为高K栅介质层； 在形成源极、漏极后，在所述基底上形成层间介质层，所述层间介质层上表面与伪栅极上表面持平； 去除所述伪栅极形成伪栅沟槽； 在所述伪栅沟槽中形成第二栅极。
10.如权利要求9所述的形成方法，其特征在于，所述高K栅介质层的材料为氧化铪、氧化错、氧化镧、氧化招、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化招镧、钛酸锌、银酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化错、氮氧化镧、氮氧化招、氮氧化钛、氮氧化银钛、氮氧化镧铝、氮氧化钇中的一种或多种。
11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述形成栅介质层的方法为原子层沉积。
12.如权利要求9所述的形成方法，其特征在于，所述第二栅极的材料为钨、钛、钽、钌、错、钻、铜、招、铅、怕、锡、银、金、氣化组、氣化钦、氣化鹤、娃化鹤、氧化钉、娃化钻、娃化镇、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
13.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述鳍部的方法包括: 图形化所述基底，形成高出所述基底表面的凸出部； 在所述基底上形成绝缘材料层，所述基底上的绝缘材料层上表面高于凸出部上表面，或者所述基底上的绝缘材料层上表面与凸出部上表面持平； 回刻蚀所述绝缘材料层，去除部分厚度的绝缘材料层，剩余绝缘材料层作为绝缘层，高于绝缘层上表面的凸出部作为鳍部。
14.如权利要求13所述的形成方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
15.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述基底为绝缘体上硅基底，所述绝缘体上硅基底包括:底部硅层、位于所述底部硅层上的绝缘层、位于所述绝缘层上的顶部硅层； 形成所述鳍部的方法包括:图形化所述顶部硅层形成鳍部。
16.一种鳍式场效应晶体管，其特征在于，包括: 基底； 位于所述基底上的鳍部； 位于鳍部两端之间部分长度的鳍部表面的拓扑绝缘体层； 位于所述拓扑绝缘体层上的栅介质层； 横跨所述栅介质层的栅极； 位于所述鳍部两端表面的外延层，所述外延层与栅极之间为栅介质层和拓扑绝缘体层所隔开，在所述外延层中具有掺杂，位于所述鳍部两端表面的具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。
17.如权利要求16所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述拓扑绝缘体层的材料为 Bi2Te3^ Bi2Se3 或 Sb2Te3O
18.如权利要求16所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述外延层的材料为碳硅，所述外延层中的掺杂为N型掺杂；所述外延层的材料为锗硅，所述外延层中的掺杂为P型掺杂。
19.如权利要求16所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述栅极的材料为多晶硅。
20.如权利要求16所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述栅介质层为高K栅介质层，所述鳍式场效应晶体管还包括位于基底上的层间介质层，所述栅极位于层间介质层中，所述栅极上表面与层间介质层上表面持平。
21.如权利要求20所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述高K栅介质层的材料为氧化铪、氧化错、氧化镧、氧化招、氧化钽、氧化钛、钛酸银、氧化钇、钛酸钡银、钛酸钡、钛酸铅钪、氧化铝镧、钛酸锌、铌酸锌铅、氮氧化铪、氮氧化锆、氮氧化镧、氮氧化铝、氮氧化钛、氮氧化锶钛、氮氧化镧铝、氮氧化钇中的一种或多种。
22.如权利要求20所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述栅极的材料为钨、钛、组、钉、错、钻、铜、招、铅、怕、锡、银、金、氣化组、氣化钦、氣化鹤、娃化鹤、氧化钉、娃化钻、娃化镍、碳米纳管、导电碳中的一种或多种。
【文档编号】H01L21/28GK104425269SQ201310379961
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】张海洋, 王冬江 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司