[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，其中，鳍式场效应晶体管的形成方法包括：提供基底，在基底上形成有鳍部；在鳍部表面形成碳硅层；对碳硅层进行热分解，使部分厚度或全部厚度的碳硅层变成石墨烯层；对石墨烯层进行氢化处理，在石墨烯层表层形成含氢能隙结构；在石墨烯层上形成栅介质层，在栅介质层上形成横跨栅介质层的第一栅极；去除鳍部两端的栅介质层和石墨烯层，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层，外延层与第一栅极之间为剩余的栅介质层和石墨烯层所隔开，位于鳍部两端具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极。本技术方案的含氢能隙结构在石墨烯层中引入能隙，具有含氢能隙结构的石墨烯层作为沟道区，提高晶体管中载流子的迁移率。

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

在半导体技术领域，随着集成电路的特征尺寸不断减小，以及对集成电路更高信号传递速度的要求，晶体管需要在尺寸逐渐减小的同时具有更高的驱动电流。为顺应这种要求，传统的互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）晶体管的长度变得比以往更短，然而，这仍然难以满足高集成度的需要。

因此，在现有技术中，提出了鳍式场效应晶体管（FinFET）。参照图1，鳍式场效应晶体管包括：位于基底10上的绝缘层11；贯穿绝缘层11且高出绝缘层11上表面的鳍部12；横跨所述鳍部12的栅极13，栅极13与其下的鳍部上表面和侧壁表面接触；分别形成在栅极13两侧鳍部的源极、漏极（未示出），源极与栅极之间、漏极与栅极之间为相互隔开。相比于互补金属氧化物半导体晶体管，鳍式场效应晶体管为位于基底上的类似立体结构，它的特征尺寸更小，更能满足高集成度的要求。

鳍式场效应晶体管的栅极13与鳍部12的上表面接触，栅极13与鳍部12的两个相对的侧壁表面也接触，则在工作时，与栅极13接触的鳍部12的上表面和两个相对的侧壁表面均能形成沟道区，这提升了载流子的迁移率。

但是，随着现代社会的信息数据的膨胀，需要更快、更高效的数据传输，而目前的鳍式场效应晶体管中载流子的迁移率不能满足这一要求。

发明内容

本发明解决的问题是，随着现代社会的信息数据的膨胀，需要更快、更高效的数据传输，而目前的鳍式场效应晶体管中载流子的迁移率不能满足这一要求。

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，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括：

提供基底，在所述基底上形成有鳍部；

在所述鳍部表面形成碳硅层；

对所述碳硅层进行热分解，所述碳硅层中的硅汽化，使部分厚度或全部厚度的碳硅层变成石墨烯层；

对所述石墨烯层进行氢化处理，在所述石墨烯层表层形成含氢能隙结构；

在具有含氢能隙结构的所述石墨烯层上形成栅介质层，在所述栅介质层上形成横跨栅介质层的第一栅极；

去除所述鳍部两端的栅介质层和石墨烯层，在暴露的鳍部表面形成具有掺杂的外延层，所述外延层与第一栅极之间为剩余的栅介质层和石墨烯层所隔开，位于所述鳍部两端表面的具有掺杂的外延层分别作为源极、漏极；

当部分厚度碳硅层变成石墨烯层时，去除所述鳍部两端的栅介质层和石墨烯层时，还去除鳍部两端的剩余碳硅层。

可选地，对所述石墨烯层进行氢化处理的方法为：使用氢等离子体轰击石墨烯层。

可选地，对氢气进行等离子体化形成氢等离子体；

使用氢等离子体轰击石墨烯层过程中，对氢气进行等离子体化的功率范围是1W～500W；射频频率范围是2MHz～100MHz；氢气的流量范围是10sccm～500sccm。