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]随着半导体工艺技术的不断发展，工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，以获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，鳍式场效应晶体管(Fin FET)作为一种多栅器件得到了广泛的关注。
[0003]鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。
[0004]如图1所示，包括:半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部11，鳍部11 一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层12，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部11的侧壁的一部分；栅极结构13，横跨在所述鳍部11上，覆盖所述鳍部11的部分顶部和侧壁，栅极结构13包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于鳍式场效应晶体管，鳍部11的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构13相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。
[0005]所述鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提高。
【发明内容】
[0006]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，提高所述鳍式场效应晶体管的性能。
[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，包括:提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成凸起的鳍部；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层表面低于鳍部的顶部表面并覆盖鳍部的部分侧壁；采用外延工艺在所述鳍部表面形成外延层，并且在进行所述外延工艺时通入掺杂气体使形成的外延层具有掺杂离子；在所述外延层表面形成横跨所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成源极和漏极。
[0008]可选的，还包括:刻蚀部分厚度的鳍部之后，再在所述鳍部表面形成外延层。
[0009]可选的，所述鳍部被去除的厚度小于50nm。
[0010]可选的，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述鳍部。
[0011]可选的，所述各向同性刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为四甲基氢氧化铵溶液、氢氧化钾溶液或硝酸和氢氟酸的混合溶液。
[0012]可选的，采用选择性外延工艺形成所述外延层。
[0013]可选的，所述选择性外延工艺包括原子层沉积工艺、分子束外延工艺或化学气相沉积工艺。
[0014]可选的，所述外延层的材料为硅、锗化硅、锗、碳化硅或砷化镓。
[0015]可选的,所述外延层的厚度小于50nm。
[0016]可选的，所述外延层的厚度与刻蚀去除的鳍部厚度相同。
[0017]可选的,所述外延层内的掺杂离子浓度为lE10atom/cm3?lE20atom/cm3。
[0018]可选的，所述外延层内的掺杂离子浓度从外延层表面向鳍部表面逐渐升高。
[0019]可选的，所述外延层内的掺杂离子的浓度呈高斯分布。
[0020]可选的，所述外延层内的掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型一致。
[0021]为解决上述问题，本发明的技术方案还提供一种上述方法形成的鳍式场效应晶体管，包括:半导体衬底；位于所述半导体衬底上的凸起的鳍部；位于所述半导体衬底表面的介质层，所述介质层表面低于鳍部的顶部表面并覆盖鳍部的部分侧壁；位于所述鳍部表面的外延层，所述外延层具有掺杂离子；位于所述外延层表面，横跨所述鳍部的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源极和漏极。
[0022]可选的，所述外延层的材料为硅、锗化硅、锗、碳化硅或砷化镓中。
[0023]可选的，所述外延层的厚度小于50nm。
[0024]可选的，所述外延层内的掺杂离子浓度为lE10atom/cm3?lE20atom/cm3。
[0025]可选的，所述外延层内的掺杂离子浓度从外延层表面向鳍部表面逐渐升高或呈高斯分布。
[0026]可选的，所述外延层内的掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型相反。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明的技术方案，在半导体衬底上形成鳍部以及介质层之后，在所述鳍部表面形成外延层，并且，通过原位掺杂工艺对所述外延层进行掺杂，然后在所述外延层表面形成横跨鳍部的栅极结构和位于栅极结构两侧的源极和漏极。位于栅极结构下方的外延层作为鳍式场效应晶体管的沟道区域。由于采用原位掺杂工艺对所述外延层进行掺杂，所以，位于鳍部顶部表面和侧壁表面的外延层中，距离鳍部表面相同距离处的掺杂离子浓度相同。与现有技术采用离子注入工艺对鳍部进行离子掺杂相比，可以提高所述外延层内同一厚度处的掺杂离子浓度的均匀性，从而提高晶体管的阈值电压等电性参数的准确性。并且，采用原位掺杂工艺还可以避免现有技术中采用离子注入工艺带来的损伤，提高栅极结构与外延层之间的界面质量，从而避免出现栅极漏电流等问题，进一步提高鳍式场效应晶体管的性能。
[0029]进一步的，本发明的技术方案中可以对鳍部进行刻蚀之后，再在刻蚀后的鳍部表面形成所述外延层，与直接在鳍部表面形成外延层相比，在刻蚀后的鳍部表面形成的外延层的底部位于介质层之间的鳍部上，可以提高所述外延层与鳍部的接触面积，进一步提高所述外延层中的掺杂离子对于鳍式场效应晶体管的阈值电压等电性参数的调整作用。
【附图说明】
[0030]图1是现有的鳍式场效应晶体管的结构示意图；
[0031]图2至图8是本发明的实施例的鳍式场效应晶体管的形成过程的结构示意图。【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】中所述，现有技术形成的鳍式场效应晶体管的性能有待进一步的提闻。
[0033]晶体管的沟道区域下方一般会形成阱掺杂以调节晶体管的阈值电压等电学特性，所述阱掺杂一般通过离子注入工艺形成，对于平面晶体管，采用离子注入工艺在沟道内形成的阱掺杂在相同深度处的掺杂浓度较为均匀；而对于立体的鳍式场效应晶体管，由于所述沟道位于鳍部的表面，具有位于鳍部顶部表面以及侧壁的两个方向的沟道，采用离子注入工艺对鳍部表面进行阱掺杂注入的过程中，由于离子注入具有一定的方向性，会导致距离鳍部顶部表面某一深度出的掺杂离子浓度与距离鳍部侧壁表面相同深度处的掺杂离子浓度不相同，例如:当采用垂直于鳍部顶部方向的离子注入时，鳍部顶部表面接受到的离子注入剂量远大于侧壁表面接受到的离子注入剂量，导致距离鳍部顶部表面某一深度处的掺杂离子浓度大于距离鳍部侧壁表面相同深度处的掺杂离子浓度；当采用倾斜方向的离子注入时，由于实际工艺中，衬底上一般会形成多个鳍部，相邻鳍部之间的距离较小，相邻鳍部之间会产生遮挡作用，导致鳍部底部受到的离子注入剂量小于顶部的离子注入的剂量，从而导致距离侧壁表面形同深度处的鳍部上部分和底部的掺