CN104979197B - 鳍式场效应晶体管及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成凸起的鳍部；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。上述鳍式场效应晶体管的形成方法可以提高鳍式场效应晶体管的性能。

Description

鳍式场效应晶体管及其形成方法

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

可选的，所述鳍部被去除的厚度小于50nm。

可选的，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述鳍部。

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。

可选的，采用选择性外延工艺形成所述外延层。

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。

可选的，所述外延层的材料为硅、锗化硅、锗、碳化硅或砷化镓。

可选的，所述外延层的厚度小于50nm。

可选的，所述外延层的厚度与刻蚀去除的鳍部厚度相同。

可选的，所述外延层内的掺杂离子浓度为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³。

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。

可选的，所述外延层内的掺杂离子的浓度呈高斯分布。

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。

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。

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。

可选的，所述外延层的厚度小于50nm。

可选的，所述外延层内的掺杂离子浓度为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³。

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。

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。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

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。

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

图1是现有的鳍式场效应晶体管的结构示意图；

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

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高。

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杂离子浓度不同。

由于鳍部顶部表面的离子掺杂和侧壁表面的离子掺杂浓度不同，会导致沟道区域不同位置处的电学性能不同，对晶体管的电性参数的调整和控制会不准确。例如会导致不同沟道区不同位置处的反型电压不同，从而导致使沟道区开启的阈值电压不稳定等问题。

并且，离子注入工艺会对鳍部表面造成损伤，使得形成的鳍式场效应晶体管的沟道区域具有较多缺陷，容易造成载流子的迁移率下降，发生栅极漏电流等问题。

本发明的实施例中，通过外延工艺在鳍部表面形成外延层，并且通过原位掺杂工艺对外延层进行掺杂，可以使得位于鳍部表面以及鳍部侧壁的外延层内的掺杂离子浓度均匀，还可以避免给损伤，从而提高最终形成的鳍式场效应晶体管的性能。

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。

请参考图2，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100上形成凸起的鳍部101；在所述半导体衬底100表面形成介质层102，所述介质层102的表面低于鳍部101的顶部表面并覆盖鳍部101的部分侧壁。

所述半导体衬底100的材料包括硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料，所述半导体衬底100可以是体材料也可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人员可以根据半导体衬底100上形成的半导体器件选择所述半导体衬底100的类型，因此所述半导体衬底100的类型不应限制本发明的保护范围。本实施例中，所述半导体衬底100的材料为单晶硅。

本实施例中，通过刻蚀半导体衬底100形成所述鳍部101。所述鳍部101的两端还连接有部分半导体衬底100。后续在所述鳍部101上形成鳍式场效应晶体管之后，还可以去除所述位于鳍部101两端的部分半导体衬底100。

在本发明的其他实施例中，还可以通过在半导体衬底100上外延形成半导体层之后，刻蚀所述半导体层形成所述鳍部101。

所述介质层102的材料为氧化硅、氮氧化硅等绝缘介质材料。形成所述介质层102的方法包括：在所述半导体衬底100上形成覆盖所述鳍部101的绝缘介质材料之后，以所述鳍部101的顶部表面作为停止层，对所述绝缘介质材料进行平坦化，形成于鳍部101顶部表面齐平的介质材料层，对所属于介质材料层进行刻蚀，形成介质层102，使所述介质层102的表面低于鳍部101的顶部表面。

在本实施例中，形成覆盖半导体衬底100表面以及鳍部101表面的衬垫层103之后，再在所述衬垫层103表面形成所述介质层102。所述衬垫层103可以修复刻蚀工艺形成鳍部101过程中对半导体衬底100表面，以及鳍部101侧壁表面造成的损伤，提高介质层102的沉积质量。所述衬垫层103的材料可以是氧化硅，所述衬垫层103的厚度可以是5nm～30nm。可以采用氧化工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成所述衬垫层103。

请参考图3，为图2中沿割线AA’的剖面示意图。

所述介质层102的表面低于鳍部101的顶部表面，暴露出鳍部101的顶部表面及部分侧壁。

在形成鳍式场效应晶体管的栅极结构之前，需要对鳍部进行掺杂，以调整鳍式场效应晶体管的阈值电压并避免后续形成的源极与漏极之间发生穿通效应。现有技术通常采用离子注入工艺，进行上述掺杂处理，但是由于鳍部为立体结构，离子注入过程中鳍部101顶部和侧壁注入的掺杂离子的量不均匀，会影响最终形成的鳍式场效应晶体管的性能。即便采用带角度的离子注入工艺，由于实际工艺中，衬底上会形成多个鳍部，由于相邻鳍部的阻挡作用，鳍部的底部的掺杂离子注入量也会小于顶部的掺杂离子的注入量。

请参考图4，刻蚀去除部分厚度的鳍部101（请参考图3），形成刻蚀后的鳍部101a。

可以采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述鳍部101，去除鳍部101表面部分厚度的鳍部材料，使鳍部101的高度及宽度均减小，从而形成尺寸减小的刻蚀后鳍部101a。

所述刻蚀的鳍部101厚度可以由需要在鳍部101内掺杂的离子深度决定，掺杂深度越高，去除的鳍部101厚度越大。

刻蚀所述鳍部101所采用的各向同性刻蚀工艺可以为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液可以为四甲基氢氧化铵溶液、氢氧化钾溶液或硝酸与氢氟酸的混合溶液等。鳍部101材料和介质层102材料在所述湿法刻蚀工艺中具有较高的刻蚀选择比，所以在刻蚀所述鳍部101的过程中，不会对介质层102造成损伤。所述鳍部101被去除的厚度可以小于50nm，可以通过所述湿法刻蚀过程的时间以及刻蚀溶液的浓度调整去除的鳍部厚度。本实施例中，采用KOH溶液刻蚀所述鳍部101，所述KOH溶液的质量浓度为20%～40%，刻蚀去除的鳍部101厚度为25nm。

在本发明的其他实施例中，所述各向同性刻蚀工艺也可以是干法刻蚀工艺。

由于上述刻蚀工艺为各向同性刻蚀工艺，可以同时对鳍部101的顶部表面和侧壁进行刻蚀，使得鳍部101的高度和宽度均下降。

在本发明的其他实施例中，可以在形成鳍部101时，使鳍部101的尺寸小于待形成的鳍式场效应晶体管的预设鳍部尺寸，从而可以不对所述鳍部101进行刻蚀，后续直接在所述鳍部101表面形成外延层，使鳍部101的尺寸增大至预设尺寸。

请参考图5，为图4沿割线AA’的剖面示意图。

所述刻蚀后的鳍部101a的宽度和高度均小于刻蚀前的鳍部101（请参考图3）。

请参考图6和图7，采用外延工艺在所述鳍部101a表面形成外延层200，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200具有掺杂离子。图7为沿图6中割线AA’的剖面示意图。

由于仅需要在所述鳍部101a表面形成外延层200，所以可以采用选择性外延工艺形成所述外延层200。

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。所述外延层200的材料为硅、锗化硅、锗、碳化硅或砷化镓。由于所述外延层200的形成工艺为各向同性的选择性外延，所以仅会在鳍部101a的表面形成所述外延层200，而不会在介质层102表面形成外延层，并且不同位置处的外延层200的厚度均匀。

待形成晶体管为PMOS晶体管时，采用锗或锗化硅等具有较高空穴迁移率的半导体材料作为外延层200的材料；待形成晶体管为NMOS晶体管时，可以采用硅或碳化硅等具有较高电子迁移率的半导体材料作为外延层200材料。

在采用选择性外延工艺形成所述外延层200的过程中，在反应腔内通入掺杂气体，对所述外延层进行原位掺杂。由于所述离子掺杂是在沉积过程中进行的，所以，随着外延层200的厚度不断增加，在外延层200内各个方向上的相同厚度处的掺杂离子浓度相同。例如，在图7中外延层200内虚线201上所示位置处距离鳍部101a表面的距离均相同，所述位于鳍部101a顶部表面上的外延层200内的虚线201与位于鳍部101a侧壁表面上的外延层内的虚线201位于外延层的相同厚度，在所述虚线201位置处的掺杂离子的浓度均相同。

所述掺杂离子的掺杂类型与待形成的鳍式场效应晶体管的掺杂类型相同。例如，当待形成鳍式场效应晶体管为NMOS晶体管时，所述掺杂离子包括B、Ga或In中的一种或几种P型杂质离子；当待形成的鳍式场效应晶体管为PMOS晶体管时，所述掺杂离子包括P、As或Sb中的一种或几种N型杂质离子。

在本发明的其他实施例中，也可以在外延层200的不同厚度掺杂不同类型的掺杂离子，以满足不同半导体器件的性能。

所述外延层200内的掺杂离子浓度范围为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³，所述外延层200内的掺杂离子浓度可以是沿外延层200表面至鳍部101a表面的垂直与外延层厚度方向上呈均匀分布、逐渐升高分布或高斯分布状态等，所述逐渐升高的分布可以是梯度分布、二次曲线分布或线性分布。例如，图7中，垂直与外延层200厚度方向的a点和b点的掺杂浓度可以不同，具体的，所述b点的掺杂浓度可以大于a点的掺杂浓度，并且，a点至b点之间的外延层的浓度呈线性升高。具体的，可以根据待形成的晶体管的性能需要，通过在沉积外延层200的过程中，调整通入反应腔内的掺杂气体的流量或浓度控制在外延层200不同厚度处的掺杂离子的浓度，以满足实际需求。例如：可以使所述外延层200内的掺杂离子浓度呈均匀分布状态，以调整晶体管的阈值电压；或者使所述外延层200内的掺杂离子浓度呈高斯分布，以提高晶体管源极和漏极之间的穿通电压。

由于所述外延层200内各个方向上的相同厚度处的掺杂离子浓度相同，所以所述外延层200不同位置处的电学性能相同，可以使得所述外延层200对于晶体管的电性参数的调整较为准确，从而提高晶体管的性能。

所述外延层200的厚度小于50nm，在本发明的实施例中，所述外延层200的厚度还可以与上一步骤中刻蚀去除的鳍部厚度相同。本实施例中，所述外延层200的材料为硅、掺杂离子为B、厚度为25nm，采用原子层沉积工艺形成所述外延层200。具体的，所述原子层沉积工艺的反应气体为SiH₄、HCl，缓冲气体为Ar、He或N₂中的一种或几种，掺杂气体为BF₂或BCl₂等含B气体中的一种或几种，其中SiH₄的流量为50sccm～2000sccm，HCl的流量为50sccm～2000sccm，缓冲气体的流量为100sccm～2000sccm，掺杂气体的流量为0～2000sccm，反应温度为500℃～800℃，压强为0.5托～10托。

在本发明的其他实施例中，可以根据外延层200的材料和掺杂离子，选择合适的反应气体和掺杂气体。

由于本实施例中，所述外延层200的厚度与鳍部101（请参考图2）被刻蚀掉的厚度相同，所以，在形成所述外延层200之后，所述鳍部101a（请参考图4）和外延层200的总的高度、宽度与未刻蚀之前的鳍部101的宽度和高度相同，不会影响最终形成的鳍式场效应晶体管的鳍部宽度。

在本发明的其他实施例中，也可以在形成鳍部101的步骤中，使鳍部101的宽度小于设计值，然后直接在所述鳍部101表面形成外延层200，使所述鳍部101与外延层200的总的宽度和高度满足设计值的要求。由于受到具体的光刻以及刻蚀工艺的限制，所能够形成的鳍部101的尺寸存在一定的限制，如果使鳍部101的尺寸小于设计值，会提高形成鳍部101过程中的光刻和刻蚀难度。

本实施例中，对鳍部101进行刻蚀之后，再进行外延形成所述外延层200，使刻蚀后的鳍部101a与外延层200的高度和宽度满足设计值的要求。可以适当增大鳍部101的尺寸，提高形成鳍部101的工艺窗口，降低形成鳍部101的难度。然后再通过刻蚀和外延工艺，调整刻蚀后的鳍部101a与外延层200的尺寸，使的鳍部101a与外延层200的高度和宽度满足设计值的要求。并且，与直接在鳍部101表面形成外延层相比，本实施例中，对鳍部101进行刻蚀之后，再形成所述外延层200，使得所述外延层200的底部位于介质层102之间的鳍部上，可以提高所述外延层200与鳍部101a的接触面积，提高所述外延层200中的掺杂离子对于鳍式场效应晶体管的电性参数的调整作用。

请参考图8，在所述外延层200表面形成横跨所述鳍部101a的栅极结构300，然后形成位于所述栅极结构300两侧的鳍部101a上的源极和漏极。

所述栅极结构300包括栅介质层301和位于所述栅介质层301表面的栅极302。所述栅介质层301的材料为氧化硅、氧化铪、氧化锆、硅氧化铪或氧铝化铪等介质材料，所述栅极302的材料为多晶硅、Ti、Ta、TiN、TaN、W等栅极材料。

形成所述栅极结构300的方法包括：在半导体衬底100、介质层102和外延层200表面形成栅介质材料层和位于所述栅介质材料层表面的栅极材料层；对所述栅极材料层进行平坦化处理，使所述栅极材料层表面平坦，并且，所述栅极材料层的表面高于外延层200的顶部表面；在所述栅极材料层表面形成掩膜层，所述掩膜层覆盖部分栅极材料层的表面；沿所述掩膜层刻蚀所述栅极材料层和栅介质材料层，形成横跨所述鳍部101a和外延层200的栅极结构。

本实施例中，形成所述栅极结构之后，在所述栅极结构300两侧的鳍部101a上形成源极和漏极（图中未示出）。可以对所述栅极结构300两侧的外延层200和鳍部101a进行掺杂离子注入，以形成所述源极和漏极，所述掺杂离子的类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型一致。在本发明的其他实施例中，也可以采用外延工艺形成所述源极和漏极，具体的，采用选择性外延工艺在所述栅极结构300两侧的外延层表面形成源极和漏极，在进行选择性外延的过程中，对所述源极和漏极进行原位掺杂，使所述源极和漏极内具有掺杂离子，所述掺杂离子类型与待形成的鳍式场效应晶体管的类型一致。

所述鳍式场效应晶体管的栅极结构300形成在外延层200上，使所述鳍式场效应晶体管的沟道区域位于外延层200内。由于所述外延层通过原位掺杂工艺进行掺杂，使得位于鳍部101a顶部和侧壁表面的外延层200内的相同厚度处的掺杂离子浓度分布较为均匀，可以提高晶体管的性能。并且，现有技术中采用离子注入工艺对沟道区进行掺杂，容易对注入区域表面造成的损伤，影响晶体管的性能，而本实施例中，采用原位掺杂工艺对所述外延层200进行掺杂，可以防止所述外延层200表面造成损伤，从而可以提高栅极结构300与外延层200之间的界面质量，提高晶体管的性能。

本实施例中，还提供一种采用上述方法形成的鳍式场效应晶体管。

请参考图8，为所述鳍式场效应晶体管的结构示意图。

所述鳍式场效应晶体管包括：半导体衬底100，所述半导体衬底100上形成有鳍部101a和介质层102，所述介质层102表面低于鳍部101a的顶部表面；位于在所述鳍部101a表面的外延层200，所述外延层200内具有掺杂离子；位于所述外延层200表面，横跨所述鳍部101a的栅极结构300和位于所述栅极结构300两侧的鳍部101a内的源极和漏极。

本实施例中，所述介质层102和半导体衬底100之间还具有衬垫层103，所述衬垫层103有助于提高介质层102的界面质量，所述衬垫层103的材料可以是氧化硅，所述衬垫层103的厚度可以是5nm～30nm。

所述外延层200的材料包括硅、锗化硅、锗或碳化硅、砷化镓中的一种或几种半导体材料。待形成晶体管为PMOS晶体管时，所述外延层200的材料可以是锗、锗化硅等具有较高空穴迁移率的半导体材料；待形成晶体管为NMOS晶体管时，所述外延层200的材料可以是硅、碳化硅等具有较高电子迁移率的半导体材料。

所述外延层200内的掺杂离子的掺杂类型与待形成的鳍式场效应晶体管的掺杂类型相同。当待形成鳍式场效应晶体管为NMOS晶体管时，所述掺杂离子包括B、Ga或In中的一种或几种P型杂质离子；当待形成的鳍式场效应晶体管为PMOS晶体管时，所述掺杂离子包括P、As或Sb中的一种或几种N型杂质离子。在本发明的其他实施例中，也可以在外延层200的不同厚度掺杂不同类型的掺杂离子，以满足不同半导体器件的性能。

所述外延层200内的掺杂离子浓度范围为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³，所述外延层200内的掺杂离子浓度可以是均匀分布、沿外延层200表面至鳍部101a表面逐渐升高的梯度分布或呈高斯分布状态。

所述外延层200的厚度小于50nm。

所述栅极结构300包括栅介质层301和位于所述栅介质层301表面的栅极302。所述栅介质层301的材料可以包括氧化硅、氧化铪、氧化锆、硅氧化铪、氧铝化铪等介质材料中的一种或几种，所述栅极302的材料可以包括多晶硅、Ti、Ta、TiN、TaN、W等栅极材料中的一种或几种。

本实施例中，所述鳍式场效应晶体管还包括位于栅极结构300两侧的鳍部101a上的源极和漏极（图中未示出）。

所述鳍式场效应晶体管中位于鳍部101a顶部表面的外延层200的掺杂浓度和位于鳍部101a侧壁表面的相同厚度处的外延层200内的掺杂浓度相同，使得位于鳍部101a顶部及侧壁表面的外延层200的电学特性相同，作为晶体管的沟道层可以提高所述鳍式场效应晶体管的性能。

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。

Claims (17)

1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成凸起的鳍部；

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，所述外延层内的掺杂离子的浓度呈高斯分布；

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。

2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍部被去除的厚度小于50nm。

4.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述鳍部。

5.根据权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述各向同性刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺或者干法刻蚀工艺，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。

6.根据权利要求1或2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，采用选择性外延工艺形成所述外延层。

7.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，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。

8.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延层的材料为硅、锗化硅、锗碳化硅或砷化镓。

9.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延层的厚度小于50nm。

10.根据权利要求2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延层的厚度与刻蚀去除的鳍部厚度相同。

11.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延层内的掺杂离子浓度为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³。

12.根据权利要求6所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，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。

13.一种鳍式场效应晶体管，其特征在于，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，所述外延层内的掺杂离子浓度呈高斯分布；

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。

14.根据权利要求13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硅、锗化硅、锗、碳化硅或砷化镓。

15.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述外延层的厚度小于50nm。

16.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述外延层内的掺杂离子浓度为1E10atom/cm³～1E20atom/cm³。

17.根据权利要求13所述的鳍式场效应晶体管，其特征在于，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。