[发明专利]鳍式场效应晶体管及其形成方法

说明书

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：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部，所述鳍部表面的材料为晶态材料；在所述衬底表面形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部顶部，且所述隔离层覆盖部分鳍部的侧壁，所述隔离层为非晶态材料；在所述隔离层表面和鳍部的侧壁和顶部表面形成沟道层，所述沟道层的材料为拓扑绝缘材料；在所述沟道层表面形成栅介质层；在所述栅介质层表面形成横跨所述鳍部的栅极层。能够防止所形成的鳍式场效应晶体管产生短沟道效应、以及漏电流，提高鳍式场效应晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及其形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。

为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(Fin FET)。鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。

如图1所示，是一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图，包括：半导体衬底100；位于半导体衬底100表面的鳍部101；位于半导体衬底100表面的介质层102，所述介质层102覆盖部分所述鳍部101的侧壁，且介质层102表面低于鳍部101顶部；位于介质层102表面、以及鳍部101的顶部和侧壁表面的栅极结构103；位于所述栅极结构103两侧的鳍部101内的源区104a和漏区104b。

然而，随着半导体器件尺寸的缩小，鳍式场效应晶体管的性能变差，需要寻求进一步提高鳍式场效应晶体管性能的方法。

发明内容

本发明解决的问题是，防止鳍式场效应晶体管产生短沟道效应、以及漏电流，提高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：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部，所述鳍部表面的材料为晶态材料；在所述衬底表面形成隔离层，所述隔离层的表面低于鳍部顶部，且所述隔离层覆盖部分鳍部的侧壁，所述隔离层的材料为非晶态材料；在所述隔离层表面和鳍部的侧壁和顶部表面形成沟道层，所述沟道层的材料为拓扑绝缘材料；在所述沟道层表面形成栅介质层；在所述栅介质层表面形成横跨所述鳍部的栅极层。

可选的，所述拓扑绝缘材料为Bi₂Te₃、Bi₂Se₃或Sb₂Te₃。

可选的，所述沟道层的形成工艺包括两次外延工艺。

可选的，所述两次外延沉积工艺均为分子束外延工艺。

可选的，所述两次外延工艺包括：第一次外延工艺，所述第一次外延工艺具有第一工艺温度；在所述第一次外延工艺之后，进行第二次外延工艺，所述第二次外延工艺具有第二工艺温度，且所述第二工艺温度高于所述第一工艺温度。

可选的，所述鳍部表面的材料为氧化铝、硅或氧化硅。

可选的，所述鳍部表面的材料为氧化铝，所述鳍部顶部表面的氧化铝具有(0001)晶面。

可选的，所述栅介质层的材料包括高K介质材料。

可选的，所述高K介质材料包括：氧化铝、氧化铪、氧化铪硅、氮氧化铪硅、氧化镧、氧化镧铝、氧化锆、氧化锆硅、氮氧化锆硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铅钪钽、铌酸铅锌中的一种或多种组合。

可选的，所述栅介质层的材料还包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种。