[发明专利]鳍式场效应晶体管及其形成方法

权利要求书

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，所述半导体衬底表面覆盖有外延本征层，所述外延本征层表面形成有硬掩膜层，所述硬掩膜层具有暴露出外延本征层的开口；

沿所述开口干法刻蚀所述外延本征层形成鳍部，所述鳍部顶部的宽度小于其表面的部分硬掩膜层的宽度，且所述鳍部侧壁与半导体衬底表面的夹角小于90度；

通过所述开口向所述鳍部内掺杂离子，使鳍部的顶部为本征层，鳍部的中部和底部具有掺杂离子。

2.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍部顶部的宽度为所述鳍部表面的部分硬掩膜层的宽度的1/3-2/3。

3.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述鳍部侧壁与半导体衬底表面的夹角为80度-85度。

4.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，掺杂离子时离子注入的方向与所述硬掩膜层表面垂直。

5.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀所述外延本征层的气体包括：SF₆、CF₄或CF₃。

6.如权利要求5所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，刻蚀所述外延本征层的气体还包括HBr和He。

7.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，当刻蚀气体为HBr、SF₆和He时，刻蚀所述外延本征层的工艺参数范围为：刻蚀功率为1100瓦-1250瓦，偏置功率为200瓦-220瓦，刻蚀压强为10毫托-20毫托。

8.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述外延本征层的厚度为20纳米-30纳米。

9.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底的材料为单晶硅，所述外延本征层的材料为单晶硅、锗硅、锗、氮化硅或III-V族化合物。

10.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底表面的晶面指数为（100），且所述半导体衬底的晶向为<110>。

11.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，沿所述开口干法刻蚀所述外延本征层，形成鳍部的同时，还包括：形成位于所述鳍部表面的聚合物层；待形成鳍部后，在掺杂离子前，采用过氧化氢和磷酸去除所述鳍部侧壁的聚合物层。

12.如权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜层具有第一开口和多个第二开口，所述第二开口的宽度小于第一开口的宽度。

13.如权利要求12所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，沿所述第一开口和第二开口刻蚀所述外延本征层形成鳍部，所述鳍部包括位于所述半导体衬底表面的第一子鳍部，和位于所述第一子鳍部表面的多个第二子鳍部，且所述第一子鳍部与半导体衬底表面的夹角、第二子鳍部的侧壁与半导体衬底表面的夹角小于90度。

14.如权利要求13所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：向鳍部内掺杂离子后，去除所述硬掩膜层；形成位于所述半导体衬底表面的绝缘层。

15.如权利要求14所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述绝缘层表面低于所述第二子鳍部顶部，但高于所述第一子鳍部表面；或者所述绝缘层表面低于所述第一子鳍部表面；或者与所述第一子鳍部表面齐平。

16.如权利要求14所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在所述绝缘层表面形成横跨所述鳍部顶部和侧壁的栅介质层；形成覆盖所述栅介质层的栅电极层；形成位于所述栅介质层和栅电极层两侧的鳍部内的源极和漏极。

17.一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表面的鳍部，所述鳍部侧壁与所述半导体衬底表面的夹角小于90度；

所述鳍部的顶部为本征层，鳍部的中部和底部具有掺杂离子。