本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，晶體管的柵極尺寸也越來越短。然而，晶體管的柵極尺寸變短會使晶體管產(chǎn)生短溝道效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種多柵器件—鰭式場效應(yīng)管(Fin FET)，所述鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的鰭部和介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋部分所述鰭部的側(cè)壁，且介質(zhì)層表面低于鰭部頂部；位于介質(zhì)層表面、以及鰭部的頂部和側(cè)壁表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。

然而，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，亟需進(jìn)一步提高鰭式場效應(yīng)管的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法，其短溝道區(qū)效應(yīng)進(jìn)一步減小，載流子遷移率高，鰭式場效應(yīng)晶體管的性能優(yōu)越。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部；形成橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層，所述金屬硫化物層后續(xù)作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；形成位于所述金屬硫化物層表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁；形成分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

可選的，所述金屬硫化物層的材料為MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂ 或WTe₂。

可選的，所述金屬硫化物層的形成工藝包括：原子層沉積工藝、原子層外延工藝、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或旋涂工藝。

可選的，所述旋涂工藝包括：提供包含有金屬硫化物層中金屬和硫族元素的肼基溶液，將上述肼基溶液旋涂于具有凸起的鰭部的半導(dǎo)體襯底表面；之后，對上述半導(dǎo)體襯底表面的上述肼基溶液進(jìn)行處理，使溶劑揮發(fā)；之后再進(jìn)行熱處理，使上述肼基中的金屬和硫族元素發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并覆蓋半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層。

可選的，所述金屬硫化物層的厚度為5納米-10納米。

可選的，在形成金屬硫化物層之后，形成第一柵極結(jié)構(gòu)之前，還包括：形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過渡層，所述過渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏。

可選的，所述過渡層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

可選的，所述過渡層的厚度為1納米-2納米。

可選的，所述過渡層的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。

可選的，所述源電極層包括位于所述過渡層表面的源緩沖層和位于所述源緩沖層表面的源接觸層；所述漏電極層包括位于所述過渡層表面的漏緩沖層和位于所述漏緩沖層表面的漏接觸層。

可選的，所述源緩沖層的材料與所述過渡層的材料相對應(yīng)，為鈦、鉿或鋁，所述源接觸層的材料為銅；所述漏緩沖層的材料與所述過渡層的材料相對應(yīng)，為鈦、鉿或鋁，所述漏接觸層的材料為銅。

可選的，所述源緩沖層的厚度為40納米-60納米，所述源接觸層的厚度為3納米-10納米；所述漏緩沖層的厚度為40納米-60納米，所述漏接觸層的厚度為3納米-10納米。

可選的，形成金屬硫化物層之前，還包括：對包括鰭部在內(nèi)的部分半導(dǎo)體襯底摻雜，形成第二柵電極層；形成橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于 半導(dǎo)體襯底表面的第二柵氧化層，所述第二柵氧化層和第二柵電極層構(gòu)成第二柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第二柵氧化層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

可選的，所述第二柵氧化層的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。

可選的，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁的第一柵氧化層；位于所述第一柵氧化層表面的第一柵電極層；以及至少位于第一柵電極層兩側(cè)的側(cè)墻。

可選的，所述第一柵氧化層的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種采用上述任一種方法形成的鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有凸起的鰭部；橫跨所述鰭部的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底表面的金屬硫化物層，所述金屬硫化物層后續(xù)作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；位于所述金屬硫化物層表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部的頂部和側(cè)壁；分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在凸出的鰭部表面形成具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物層，作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，有效避免鰭部表面和第一柵極結(jié)構(gòu)間界面處的懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

進(jìn)一步的，形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對的第二柵極結(jié)構(gòu)，一個鰭式場效應(yīng)晶體管具有兩個柵極結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。更進(jìn)一步的，形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過渡層，所述過渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間構(gòu)成肖特基勢壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)，而且，所述過渡層有助于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。

對應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)材料為具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其溝道區(qū)的載流子遷移率高。并且，過渡層在降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻的同時，用作充當(dāng)?shù)谝粬叛趸瘜樱沟闽捠綀鲂?yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)緊湊，有助于產(chǎn)品的集成化。

附圖說明

圖1至圖12是本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)晶體管的性能有待進(jìn)一步提高。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的鰭式場效應(yīng)管的性能受到限制，其中一個因素是鰭部在靠近鰭式場效應(yīng)管的柵極結(jié)構(gòu)的界面處存在懸掛鍵，所述懸掛鍵影響了溝道區(qū)的載流子遷移率，從而影響了鰭式場效應(yīng)管的性能。

經(jīng)過進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用硅襯底刻蝕后形成鰭部，雖然硅晶體為正四面體結(jié)構(gòu)，但是形成鰭部后，相當(dāng)于鰭部表面處的無數(shù)個硅晶體的化學(xué)鍵被打斷，即鰭部表面存在多個懸掛鍵。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中上述懸掛鍵產(chǎn)生的原因是由鰭部材料自身的分子結(jié)構(gòu)所帶來的。

進(jìn)一步的，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，MoS₂材料的晶體結(jié)構(gòu)分為兩種：六角晶體和三角晶體。其中，六角晶體相鄰晶層的晶向垂直，每個分子層由S-Mo-S原子構(gòu)成“三明治”結(jié)構(gòu)，一層平面六角的Mo原子層位于兩層S原子層之間。具體地，在晶體內(nèi)，每個S原子與3個Mo原子之間距離相等，S原子位于三角棱柱體的頂角上，棱柱體的邊長分別為0.317nm和0.315nm，每個Mo原子有6個等距離的S原子環(huán)繞，Mo原子和S原子的距離為0.241nm，S原子與Mo原子間以鍵合能力較強(qiáng)的共價鍵連接，穩(wěn)定性好；三角晶體所有晶層的晶向平行。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無論是六角晶體還是三角晶體的MoS₂，均具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為二維層狀結(jié)構(gòu)(2-dimensional geometry)，若采用上述六角或三角晶體的MoS₂代替硅作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，則可以有效避免上述懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

更進(jìn)一步的，發(fā)明人提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法，用MoS₂作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕其短溝道效應(yīng)，提高鰭式場效應(yīng)管的性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

第一實(shí)施例

請結(jié)合參考圖1和圖2，其中，圖1為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖2為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有凸起的鰭部105。

所述半導(dǎo)體襯底100用于為后續(xù)工藝提供平臺，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。

所述鰭部105用于形成鰭式場效應(yīng)晶體管，所述鰭部105由刻蝕半導(dǎo)體襯底100后得到。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鰭部105的形成工藝為干法刻蝕工藝。

請結(jié)合參考圖3和圖4，其中，圖3為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖4為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。對包括鰭部105在內(nèi)的部分半導(dǎo)體襯底100摻雜，形成第二柵電極層110；形成橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的第二柵氧化層115，所述第二柵氧化層115和第二柵電極層110構(gòu)成第二柵極結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)通常僅在鰭部105表面沉積形成第一柵極結(jié)構(gòu)，而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還可以通過摻雜的方式形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對的第二柵極結(jié)構(gòu)。這樣做的好處在于，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。

所述第二柵電極層110用于作為第二柵極結(jié)構(gòu)的柵極，用于施加電壓。 所述第二柵電極層110內(nèi)部摻雜有離子，可導(dǎo)電。

所述第二柵氧化層115用于作為第二柵極結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層，隔離第二柵電極層110和鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，即后續(xù)形成的金屬硫化物層。所述第二柵氧化層115的形成工藝為沉積工藝，例如金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。所述第二柵氧化層115的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁等高K介質(zhì)。所述第二柵氧化層115的厚度為2納米-20納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二柵氧化層115的材料為氧化鈦，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝形成，其厚度為2納米。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二柵極結(jié)構(gòu)為可選步驟，即也可以僅形成第一柵極結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。

請結(jié)合參考圖5和圖6，其中，圖5為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖6為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。形成橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120，所述金屬硫化物層120后續(xù)作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。

如前文所述，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，MoS₂材料的晶體結(jié)構(gòu)具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為二維層狀結(jié)構(gòu)(2-dimensional geometry)，每個分子層由S-Mo-S原子構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)，S原子和Mo原子各自按照六邊形對稱排列，分子層內(nèi)按照很強(qiáng)的共價鍵結(jié)合，而分子層間則靠相對較弱的范德華力結(jié)合。若采用MoS₂代替硅作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，則可以有效避免上述懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

更進(jìn)一步的，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，金屬硫族化合物(例如MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂)的晶體結(jié)構(gòu)與MoS2的晶體結(jié)構(gòu)相類似，均為二維層狀結(jié)構(gòu)，同樣也可以代替半導(dǎo)體襯底的材料作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。

所述金屬硫化物層120橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面，以在后續(xù)作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)。所述金屬硫化物層120的材料為前文中提到的MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂等金屬硫化物，所述金屬硫化物層120的形成工藝包括：原子層沉積工藝、 原子層外延工藝、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或旋涂工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂，其形成工藝為旋涂工藝，所述旋涂工藝包括：提供包含有金屬硫化物層中金屬和硫族元素的肼基溶液，將上述肼基溶液旋涂于具有凸起的鰭部105的半導(dǎo)體襯底100表面；之后，對上述半導(dǎo)體襯底100表面的上述肼基溶液進(jìn)行處理，使溶劑揮發(fā)；之后再進(jìn)行熱處理，使上述肼基中的金屬和硫族元素發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并覆蓋半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，位于溝道區(qū)的金屬硫化物層120的厚度可影響晶體管的最短溝道區(qū)長度，具體的，位于溝道區(qū)的金屬硫化物層120的厚度越小，則鰭式場效應(yīng)晶體管的最短溝道區(qū)長度越短，越有利于降低短溝道效應(yīng)。另外，考慮到形成金屬硫化物層120的工藝限制，較佳的，所述金屬硫化物層120的厚度為5納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的厚度為5納米。

請結(jié)合參考圖7和圖8，其中，圖7為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖8為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。形成覆蓋所述金屬硫化物層120表面的過渡層125，所述過渡層125的導(dǎo)帶比金屬硫化物層120的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于金屬硫化物層120的二維層狀結(jié)構(gòu)難以摻雜，因而后續(xù)源電極層、漏電極層采用沉積工藝形成，而非摻雜工藝。而用作形成源電極層、漏電極層的材料若直接與金屬硫化物層120接觸，其接觸電阻較大，不利于形成性能優(yōu)越的鰭式場效應(yīng)晶體管。因此，提出在源電極層和金屬硫化物層120之間，以及漏電極層和金屬硫化物層120之間形成過渡層125，用于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。所述過渡層125的導(dǎo)帶比金屬硫化物層120的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間接觸界面構(gòu)成肖特基勢壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)。

所述過渡層125的材料為氧化鈦、氧化鉿或氧化鋁等高K介質(zhì)，厚度為1納米-2納米。所述過渡層125的形成工藝為：金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過渡層125的材料為氧化 鈦，其厚度為2納米，形成工藝為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝。

需要說明的是，為有效節(jié)省工藝步驟，并且使鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)更加緊湊。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過渡層125可同時作為第一柵極結(jié)構(gòu)的第一柵氧化層，用于隔離第一柵電極層和金屬硫化物層120。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述過渡層125也可以為可選步驟，僅形成位于金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層，在此不再贅述。

請結(jié)合參考圖9和圖10，其中，圖9為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖10為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。形成位于所述過渡層125表面的第一柵電極層130，位于第一柵電極層130兩側(cè)的側(cè)墻135。

如前文所述，所述過渡層125同時作為第一柵極結(jié)構(gòu)的第一柵氧化層。因而，本發(fā)明的實(shí)施例中，可直接在過渡層125表面形成第一柵電極層130。所述第一柵電極層130的形成工藝為沉積工藝，例如原子層沉積工藝。所述第一柵電極層130的形成步驟包括：形成覆蓋所述過渡層125表面第一柵電極薄膜；形成位于所述第一柵電極薄膜表面的光刻膠層(未圖示)，所述光刻膠層定義出第一柵極結(jié)構(gòu)的位置；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第一柵電極薄膜直至暴露出過渡層125表面，形成位于所述過渡層125表面的第一柵電極層130。所述第一柵電極層130的材料為金屬材料，例如銅、金或鋁中的一種或多種組合。所述第一柵電極層130的厚度為100納米-300納米。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，若未形成過渡層125，直接在金屬硫化物層120表面形成第一柵氧化層，可以光刻膠層為掩膜，依次刻蝕第一柵電極薄膜、第一柵氧化薄膜，直至暴露出金屬硫化物層120，形成位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層和覆蓋所述第一柵氧化層的第一柵電極層130，在此不再贅述。

所述側(cè)墻135用于隔離第一柵電極層130和源電極層、以及第一柵電極層130和漏電極層。所述側(cè)墻135的形成工藝為沉積工藝，本發(fā)明的實(shí)施例中，所述側(cè)墻135的具體形成過程為：形成覆蓋所述第一柵電極層130的頂部和側(cè)壁，并覆蓋過渡層125的側(cè)墻薄膜；回刻蝕所述側(cè)墻薄膜形成位于第 一柵電極層130兩側(cè)的側(cè)墻135。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述位于第一柵電極層130底部的部分過渡層125、第一柵電極層130和側(cè)墻135共同構(gòu)成第一柵極結(jié)構(gòu)。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，若未形成過渡層，直接在金屬硫化物層表面形成第一柵氧化層，所述側(cè)墻的具體形成過程為：形成覆蓋所述第一柵電極層的頂部和側(cè)壁，并覆蓋金屬硫化物層的側(cè)墻薄膜；回刻蝕所述側(cè)墻薄膜形成位于第一柵電極層和第一柵氧化層兩側(cè)的側(cè)墻。

請結(jié)合參考圖11和圖12，其中，圖11為垂直于鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖，圖12為沿鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)長度方向的剖面示意圖。形成分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

所述源電極層和漏電極層分別用于作為鰭式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極。所述源電極層和漏電極層的形成工藝為沉積工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，為進(jìn)一步降低源電極層和過渡層125之間、以及漏電極層和過渡層125之間的接觸電阻，將源電極層和漏電極層均設(shè)置多層堆疊結(jié)構(gòu)。

具體地，所述源電極層包括位于所述過渡層125表面的源緩沖層140和位于所述源緩沖層140表面的源接觸層145；所述漏電極層包括位于所述過渡層125表面的漏緩沖層150和位于所述漏緩沖層150表面的漏接觸層155。所述源緩沖層140的厚度為40納米-60納米，所述源接觸層145的厚度為3納米-10納米；所述漏緩沖層150的厚度為40納米-60納米，所述漏接觸層155的厚度為3納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述源緩沖層140的厚度為50納米，所述源接觸層145的厚度為5納米；所述漏緩沖層150的厚度為50納米，所述漏接觸層155的厚度為5納米。

并且，所述源緩沖層140的材料與所述過渡層125的材料相對應(yīng)，即源緩沖層140的材料為過渡層125中的金屬材料，為鈦、鉿或鋁，所述源接觸層145的材料為銅；所述漏緩沖層150的材料與所述過渡層125的材料相對應(yīng)，即漏緩沖層150的材料為過渡層125中的金屬材料，為鈦、鉿或鋁，所述漏接觸層155的材料為銅。

本發(fā)明的實(shí)施例中，所述過渡層125的材料為氧化鈦，所述源緩沖層140 和漏緩沖層150的材料均為鈦，所述源接觸層145和漏接觸層155的材料為銅。

需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述源電極層和漏電極層也可以為單層結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。

上述步驟完成后，本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)晶體管的制作完成。由于采用具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物層作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，有效避免鰭部表面和第一柵極結(jié)構(gòu)間界面處的懸掛鍵的存在，從而提高鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。

進(jìn)一步的，形成與第一柵極結(jié)構(gòu)相對的第二柵極結(jié)構(gòu)，一個鰭式場效應(yīng)晶體管具有兩個柵極結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以根據(jù)需要選擇對第一柵極結(jié)構(gòu)或第二柵極結(jié)構(gòu)施加特定電壓，即形成的鰭式場效應(yīng)晶體管的閾值電壓可靈活選擇。

更進(jìn)一步的，形成覆蓋所述金屬硫化物層表面的過渡層，所述過渡層的導(dǎo)帶比金屬硫化物層的導(dǎo)帶大0.2電子伏-0.6電子伏，兩者之間構(gòu)成肖特基勢壘，后續(xù)只需在第一柵極結(jié)構(gòu)表面施加一較小的電壓，載流子即可由源區(qū)遷移到漏區(qū)，而且，所述過渡層有助于后續(xù)降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻。

相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖11和圖12，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法形成的鰭式場效應(yīng)晶體管，包括：半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有凸起的鰭部105；橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的金屬硫化物層120，所述金屬硫化物層120后續(xù)作為鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)；位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨鰭部105的頂部和側(cè)壁；分別位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源電極層和漏電極層。

其中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底、絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。

所述鰭部105由刻蝕半導(dǎo)體襯底100后得到，其材料與半導(dǎo)體襯底100相同。即本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鰭部105的材料為硅。

所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、MoTe₂或WTe₂等具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其厚度為5納米-10納米。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬硫化物層120的材料為MoS₂，厚度為5納米。

需要說明的是，本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括：位于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的第二柵電極層110；橫跨所述鰭部105的頂部和側(cè)壁、并位于半導(dǎo)體襯底100表面的第二柵氧化層115，所述金屬硫化物層120覆蓋第二柵氧化層115表面。

所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述金屬硫化物層120表面的第一柵氧化層；覆蓋所述第一柵氧化層的第一柵電極層130；以及至少覆蓋所述第一柵電極層130側(cè)壁的側(cè)墻135。本發(fā)明的實(shí)施例中，過渡層125位于金屬硫化物層120表面，部分作為第一柵氧化層，部分用作降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻，所述側(cè)墻135僅覆蓋第一柵電極層130側(cè)壁。

所述源電極層和漏電極層分別用于形成鰭式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述包括位于所述過渡層125表面的源緩沖層140和位于所述源緩沖層140表面的源接觸層145；所述漏電極層包括位于所述過渡層125表面的漏緩沖層150和位于所述漏緩沖層150表面的漏接觸層155。

更多關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例的鰭式場效應(yīng)晶體管的描述，請參考前文形成方法中所述，在此不再贅述。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，鰭式場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)材料為具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，其溝道區(qū)的載流子遷移率高。并且，過渡層在降低溝道區(qū)與源電極層、溝道區(qū)與漏電極層之間的接觸電阻的同時，用作充當(dāng)?shù)谝粬叛趸瘜?，使得鰭式場效?yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)緊湊，有助于產(chǎn)品的集成化。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。