鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种鳍式场效应晶体管及其形成方法，所述方法包括：提供基底，所述基底上具有凸起的鳍部；在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构，所述隔离结构的材料包括还原氧化石墨烯，所述隔离结构的顶表面低于所述鳍部的顶表面；形成覆盖所述鳍部的半导体层；在所述半导体层内形成源区和漏区，在所述源区和漏区之间的半导体层上形成栅极结构。本发明专利技术的鳍式场效应晶体管的形成方法工艺简单，成本低。

Fin type field effect transistor and method of forming the same

The invention provides a fin field effect transistor and its forming method, the method includes providing a substrate, the substrate has a convex fin portion; an isolation structure is formed in the substrate around the fin on the material of the isolation structure including reduction of graphene oxide, the top surface of the isolation structure below the top surface of the fin; forming a semiconductor layer overlying the fin; source and drain regions formed in the semiconductor layer, forming a gate structure of semiconductor layer between the source region and the drain region. The method for forming the fin type field effect transistor has the advantages of simple process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管及所述鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。但随着半导体器件关键尺寸的缩小，传统的平面式MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，请参考图1，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。所述鳍式场效应晶体管包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸起的鳍部14，所述鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到；介质层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的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层和位于栅介质层上的栅电极(未示出)。此外，III-V族化合物由于具有稳定性好、电子迁移率高、以及光吸收系数较高等优点，也被广泛地应用于半导体器件的制造中。现有技术中也有采用III-V族化合物制成鳍式场效应晶体管的报道，但是存在形成工艺复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术形成鳍式场效应晶体管的工艺复杂。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法，所述方法包括：提供基底，所述基底上具有凸起的鳍部；在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构，所述隔离结构的材料包括还原氧化石墨烯，所述隔离结构的顶表面低于所述鳍部的顶表面；形成覆盖所述鳍部的半导体层；在所述半导体层内形成源区和漏区，在所述源区和漏区之间的半导体层上形成栅极结构。可选地，在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构包括：将氧化石墨烯分散在溶剂中形成氧化石墨烯溶液；将所述氧化石墨烯溶液旋涂在所述基底的表面形成氧化石墨烯层；还原所述氧化石墨烯层，形成还原氧化石墨烯层，所述还原氧化石墨烯层构成所述隔离结构。可选地，还原所述氧化石墨烯层采用高温热处理工艺或者低温化学还原工艺。可选地，所述鳍部的材料为InP，所述半导体层的材料为InGaAs。可选地，还包括，在形成所述隔离结构前，形成覆盖所述鳍部的过渡层，所述过渡层的晶格常数介于所述鳍部的晶格常数和所述半导体层的晶格常数之间。可选地，所述过渡层的材料为InAlAs。可选地，所述半导体层和过渡层采用外延工艺形成。对应地，本专利技术实施例还提供了采用上述方法形成的鳍式场效应晶体管，所述鳍式场效应晶体管包括：基底，所述基底上具有凸起的鳍部；位于所述鳍部周围基底上的隔离结构，所述隔离结构的材料包括还原氧化石墨烯，所述隔离结构的顶表面低于所述鳍部的顶表面；覆盖所述鳍部的半导体层；位于所述半导体层内的源区和漏区，和位于所述源区和漏区之间的半导体层上的栅极结构。可选地，所述鳍部的材料为InP，所述半导体层的材料为InGaAs。可选地，所述鳍式场效应晶体管还包括：位于所述鳍部和所述半导体层之间的过渡层，所述过渡层的晶格常数介于所述鳍部的晶格常数和所述半导体层的晶格常数之间。可选地，所述过渡层的材料为InAlAs。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法中，在形成凸出于基底表面的鳍部之后，采用包括有还原氧化石墨烯的材料形成隔离结构。由于所述还原氧化石墨烯材料的隔离结构可以使用溶液旋涂的方法形成，无需进行化学机械抛光和回刻蚀的工艺，降低了工艺复杂度。且所述还原氧化石墨烯材料的介电常数小于氧化硅，与传统的隔离结构相比，可以减少金属间的寄生电容和连线间的串扰，有利于集成电路性能的提升。对应地，本专利技术的鳍式场效应晶体管也具有上述优点。附图说明图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；图2至图7示出了本专利技术一实施例的鳍式场效应晶体管的形成方法中所形成的中间结构的示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术鳍式场效应晶体管的形成工艺复杂。本专利技术的专利技术人研究了现有技术采用III-V族化合物形成鳍式场效应晶体管的方法，发现在现有工艺中，在形成包含III-V族化合物的鳍部之后，为了在基底的表面形成隔离结构需要多步工艺。例如，首先通过沉积工艺形成氧化物材料层；再对所述氧化物材料层进行化学机械抛光，去除所述鳍部顶表面上的氧化物材料层；还需要对所述氧化物材料层进行回刻蚀，使得所述氧化物材料层的顶表面低于所述鳍部的顶表面，才能形成氧化物隔离结构。上述工艺复杂，成本高，且化学机械抛光和刻蚀工艺也可能对鳍部造成损伤，影响良率。基于以上研究，本专利技术实施例提供了一种鳍式场效应晶体管的形成方法。所述方法在形成凸出于基底表面的鳍部之后，采用包括有还原氧化石墨烯(RGO：ReducedGrapheneOxide)的材料形成隔离结构，由于形成还原氧化石墨烯的隔离结构可以使用溶液旋涂的方法形成，无需进行化学机械抛光和回刻蚀的工艺，降低了工艺复杂度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，提供这些附图的目的是有助于理解本专利技术的实施例，而不应解释为对本专利技术的不当的限制。为了更清楚起见，图中所示尺寸并未按比例绘制，可能会做放大、缩小或其他改变。本专利技术下面的实施例中，将以形成InGaAs鳍式场效应晶体管为例对本专利技术的技术方案进行详细说明。但需要说明的是，本专利技术的技术方案也适用于形成其他半导体材料的鳍式场效应晶体管，尤其是，III-V族半导体材料的鳍式场效应晶体管。首先，参考图2和图3，其中图3是图2沿AA1方向剖视图，提供基底200，所述基底上具有凸起的鳍部210。本实施例中，所述基底200为InP晶圆，所述鳍部210通过对所述基底200的刻蚀后形成，所述鳍部210的材料也为InP。但由于InP晶圆成本较高，在另一些实施例中，所述基底200也可以为硅晶圆或者其他材料的晶圆，所述鳍部210通过外延工艺形成于所述基底200上。例如，在一具体实施例中，可以采用(100)晶面的硅晶圆，在所述硅晶圆上形成隔离结构及位于隔离结构之间的硅鳍部；对所述硅鳍部进行回刻蚀，形成位于隔离结构之间的凹槽；接着，采用外延工艺形成填充所述凹槽的InP材料；接着，对所述InP材料进行平坦化处理，使其顶表面与隔离结构的顶表面齐平；随后，对所述隔离结构进行回刻蚀，暴露出所述InP材料层，形成InP鳍部。接着，参考图4，形成覆盖所述鳍部210的过渡层220，其中，所述过渡层220的晶格常数介于所述鳍部210的晶格常数和后续形成的半导体层的晶格常数之间。本实施例中，所述鳍部210的材料为InP，后续形成的半导体层的材料为InGaAs，用于形成InGaAs鳍式场效应晶体管。但是，由于InGaAs材料与InP材料的晶格常数并不完全匹配，如果直接在所述InP鳍部210上形成InGaAs材料的半导体层，由于晶格失配会在所述半导体层中存在较大的残余应力，该残余应力会在所述半导体层内产生不良影响，例如，大的残余应力将会使得所述半导体层在生长过程中产生裂纹甚至开裂，还有可能在所述半导体层中引入大量的缺陷，降低薄膜质量。因此，本实施例中，在所述鳍部210上形成所述半导体层和隔离结构之前，先在所述鳍部210上形成过渡层220。所述过渡层220的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上具有凸起的鳍部；在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构，所述隔离结构的材料包括还原氧化石墨烯，所述隔离结构的顶表面低于所述鳍部的顶表面；形成覆盖所述鳍部的半导体层；在所述半导体层内形成源区和漏区，在所述源区和漏区之间的半导体层上形成栅极结构。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上具有凸起的鳍部；在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构，所述隔离结构的材料包括还原氧化石墨烯，所述隔离结构的顶表面低于所述鳍部的顶表面；形成覆盖所述鳍部的半导体层；在所述半导体层内形成源区和漏区，在所述源区和漏区之间的半导体层上形成栅极结构。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，在所述鳍部周围的基底上形成隔离结构包括：将氧化石墨烯分散在溶剂中形成氧化石墨烯溶液；将所述氧化石墨烯溶液旋涂在所述基底的表面形成氧化石墨烯层；还原所述氧化石墨烯层，形成还原氧化石墨烯层，所述还原氧化石墨烯层构成所述隔离结构。3.如权利要2所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还原所述氧化石墨烯层采用高温热处理工艺或者低温化学还原工艺。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，所述鳍部的材料为InP，所述半导体层的材料为InGaAs。5.如权利要求4所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括，在形成所述隔离结构前，形成覆盖所述鳍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31