[發(fā)明專利]堆疊納米片環(huán)柵晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910351601.X
• 申請(qǐng)日: 2019-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN110189997B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷華湘;張青竹;張兆浩;姚佳欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/06;H01L29/78;B82Y40/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉

本發(fā)明提供了一種堆疊納米片環(huán)柵晶體管及其制備方法。該制備方法包括以下步驟：提供襯底，襯底的一側(cè)具有支撐部，沿支撐部的延伸方向在支撐部上交替層疊設(shè)置有犧牲層與溝道層，支撐部、犧牲層與溝道層構(gòu)成鰭結(jié)構(gòu)；對(duì)支撐部的兩側(cè)表面進(jìn)行摻雜形成第一摻雜區(qū)；形成跨鰭結(jié)構(gòu)的假柵，在位于假柵兩側(cè)的鰭結(jié)構(gòu)中形成源/漏區(qū)，源/漏區(qū)與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相反；依次去除假柵以及位于源/漏區(qū)之間的犧牲層，以使溝道層中位于源/漏區(qū)之間的部分表面裸露，具有裸露表面的溝道層構(gòu)成納米片陣列，繞納米片陣列中各納米片的外周形成柵堆疊結(jié)構(gòu)。上述制備得到的器件中柵堆疊結(jié)構(gòu)不會(huì)受到柵堆疊結(jié)構(gòu)的控制，有效避免了對(duì)器件開關(guān)特性的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種堆疊納米片環(huán)柵晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

集成電路特征尺寸持續(xù)微縮，傳統(tǒng)三柵或雙柵的鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)在5nm以下節(jié)點(diǎn)受到限制，與高k金屬柵FinFET工藝兼容的環(huán)柵晶體管(GAA)將是實(shí)現(xiàn)尺寸微縮的下一代關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其溝道結(jié)構(gòu)包括納米線與納米片兩種選擇。

在常規(guī)的納米片堆疊FinFET的集成制造工藝中，通過(guò)沉積和刻蝕工藝在襯底上形成交替層疊的溝道層和犧牲層，同時(shí)襯底的一側(cè)表面形成支撐上述交替疊層的支撐部，然后通過(guò)去除犧牲層中的部分區(qū)域，使上述溝道層中與其對(duì)應(yīng)的部分表面裸露，得到堆疊的納米片。

然而，在上述器件的制造工藝中，位于溝道底部的支撐部易存在寄生溝道，由于制造工藝會(huì)導(dǎo)致該支撐部表面同樣覆蓋有高k金屬柵堆疊結(jié)構(gòu)(HKMG)，使寄生溝道同樣受到HKMG的控制，從而為器件開關(guān)特性帶來(lái)嚴(yán)重的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種堆疊納米片環(huán)柵晶體管及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)柵晶體管的制備工藝對(duì)器件開關(guān)特性造成影響的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種堆疊納米片環(huán)柵晶體管的制備方法，包括以下步驟：S1，提供襯底，襯底的一側(cè)具有支撐部，沿支撐部的延伸方向在支撐部上交替層疊設(shè)置有犧牲層與溝道層，支撐部、犧牲層與溝道層構(gòu)成鰭結(jié)構(gòu)；S2，對(duì)支撐部的兩側(cè)表面進(jìn)行摻雜形成第一摻雜區(qū)；S3，形成跨鰭結(jié)構(gòu)的假柵，在位于假柵兩側(cè)的鰭結(jié)構(gòu)中形成源/漏區(qū)，源/漏區(qū)與第一摻雜區(qū)的摻雜類型相反；S4，依次去除假柵以及位于源/漏區(qū)之間的犧牲層，以使溝道層中位于源/漏區(qū)之間的部分表面裸露，具有裸露表面的溝道層構(gòu)成納米片陣列，繞納米片陣列中各納米片的外周形成柵堆疊結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，步驟S1包括以下步驟：S11，在襯底表面依次交替形成犧牲預(yù)備層和溝道預(yù)備層；S12，采用圖形轉(zhuǎn)移工藝去除犧牲預(yù)備層、溝道預(yù)備層以及襯底中所欲形成的鰭結(jié)構(gòu)以外的部分，以得到犧牲層、溝道層與支撐部。

進(jìn)一步地，步驟S2包括以下步驟：在襯底上沉積第一摻雜絕緣材料并刻蝕，以形成覆蓋支撐部?jī)蓚?cè)表面的第一淺槽隔離層；使第一淺槽隔離層中的摻雜元素橫向擴(kuò)散，以對(duì)支撐部的兩側(cè)表面進(jìn)行摻雜。

進(jìn)一步地，步驟S2包括以下步驟：在襯底上順序沉積第二摻雜絕緣材料和非摻雜絕緣材料，第二摻雜絕緣材料覆蓋鰭結(jié)構(gòu)，非摻雜絕緣材料覆蓋第二摻雜絕緣材料；順序刻蝕非摻雜絕緣材料和第二摻雜絕緣材料，以使鰭結(jié)構(gòu)中除支撐部之外的部分表面裸露，形成沿遠(yuǎn)離襯底的方向順序?qū)盈B的摻雜絕緣層和第二淺槽隔離層；使摻雜絕緣層中的摻雜元素橫向擴(kuò)散，以對(duì)支撐部的兩側(cè)表面進(jìn)行摻雜。

進(jìn)一步地，步驟S2還包括以下步驟：對(duì)溝道層的兩側(cè)表面進(jìn)行選擇性摻雜形成第二摻雜區(qū)。

進(jìn)一步地，步驟S4包括以下步驟：S41，在襯底上沉積第一層間絕緣介質(zhì)并進(jìn)行平坦化處理，以使第一層間絕緣介質(zhì)覆蓋源/漏區(qū)，且假柵的上表面裸露；S42，依次刻蝕去除假柵以及位于假柵下方的部分犧牲層，以使溝道層中位于源/漏區(qū)之間的部分表面裸露形成納米片陣列；S43，繞各納米片的外周形成環(huán)柵結(jié)構(gòu)，各環(huán)柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成柵堆疊結(jié)構(gòu)。