[发明专利]鳍式场效应晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，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，来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（CD，Critical Dimension）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）作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的结构示意图。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14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；隔离层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶端和侧壁，栅极结构12包括栅介质层13和位于栅介质层上的栅电极15。

现有的鳍式场效应晶体管在使用时，通常会在半导体衬底10上连接偏置控制电压，以对鳍式场效应晶体管的阈值电压进行调节，但是现有的调节方式对鳍式场效应晶体管的阈值电压的调节比较困难。

发明内容

本发明解决的问题是如何简便的实现对鳍式场效应晶体管的阈值电压的调节。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有分立的第一鳍部和第二鳍部；形成覆盖所述第一鳍部、第二鳍部和半导体衬底表面的第一掺杂层；在所述第一掺杂层上形成隔离层，所述隔离层的表面低于第一鳍部和第二鳍部顶端上的第一掺杂层表面；在第一掺杂层上形成横跨所述第一鳍部的侧壁和顶端的栅极结构；在所述隔离层上形成介质层，所述介质层覆盖所述栅极结构和第一掺杂层；在所述介质层中形成通孔，所述通孔暴露出第二鳍部顶端上的第一掺杂层；在所述通孔中形成导电插塞，所述导电插塞用于连接偏置控制电压。

可选的，所述第一掺杂层的材料为掺杂的多晶硅、掺杂的碳化硅或掺杂的硅锗，第一掺杂层中掺杂的杂质离子的浓度大于第一鳍部中掺杂的杂质离子的浓度。

可选的，第一掺杂层的掺杂类型与第一鳍部的掺杂类型相同。

可选的，第一掺杂层的厚度为1～3纳米，所述第一掺杂层中掺杂的杂质离子的浓度为1E18～1E19atom/cm3。

可选的，所述第一掺杂层中掺杂的离子为硼离子、镓离子、铟离子、磷离子、砷离子或锑离子中的一种或几种。

可选的，在形成所述隔离层之前，在所述第一掺杂层表面形成第二掺杂层，所述第二掺杂层中掺杂离子的浓度小于第一掺杂层中掺杂离子的浓度。

可选的，所述第二掺杂层中掺杂离子的浓度为5E16～5E18atom/cm³。

可选的，所述第二掺杂层的材料与第一掺杂层的材料相同，第二掺杂层的掺杂类型与第一掺杂层的掺杂类型相同。

可选的，所述第二掺杂层的厚度为0.5～3纳米。

可选的，在所述介质层中形成通孔，所述通孔暴露出第二鳍部顶端上的第二掺杂层；去除通孔内暴露的第二掺杂层，露出第一掺杂层。

可选的，在所述介质层中形成通孔，所述通孔暴露出第二鳍部顶端上的第二掺杂层；沿通孔对所述暴露的第二掺杂层进行离子注入，以增加第二掺杂层中的掺杂离子的浓度。

可选的，还包括：在通孔的底部形成金属硅化物。

可选的，形成栅极结构后，在栅极结构两侧的第一鳍部内形成源/漏区。

本发明技术方案还提供了一种鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上形成有分立的第一鳍部和第二鳍部；覆盖所述第一鳍部、第二鳍部和半导体衬底表面的第一掺杂层；位于第一掺杂层上的隔离层，所述隔离层的表面低于第一鳍部和第二鳍部顶端上的第一掺杂层表面；第一掺杂层上横跨所述第一鳍部的侧壁和顶端的栅极结构；位于隔离层上的介质层，所述介质层覆盖所述栅极结构和第一掺杂层上；位于介质层中的通孔，所述通孔暴露出第二鳍部顶端上的第一掺杂层；填充所述通孔的导电插塞，所述导电插塞用于连接偏置控制电压。

可选的，所述第一掺杂层的材料为掺杂的多晶硅、掺杂的碳化硅或掺杂的硅锗，第一掺杂层中掺杂的杂质离子的浓度大于第一鳍部中掺杂的杂质离子的浓度。

可选的，第一掺杂层掺杂类型与第一鳍部的掺杂类型相同。

可选的，第一掺杂层的厚度为1～3纳米，所述第一掺杂层中掺杂的杂质离子的浓度为1E18～1E19atom/cm³。