[發明專利]基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法

在審

• 申請號: 202010849609.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111952184A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 劉強;俞文杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/423;H01L29/786
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

1.一種基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

1)制備襯底結構，所述襯底結構包括依次層疊的半導體襯底、絕緣層及半導體頂層，所述半導體頂層中插入有介質犧牲層；

2)定義器件區域，所述器件區域包括所述介質犧牲層及包覆所述介質犧牲層的半導體上層及半導體下層，所述器件區域外圍形成隔離區；

3)刻蝕所述介質犧牲層上方的半導體上層，以形成第一線型半導體溝道，所述第一線型半導體溝道兩端連接有所述半導體頂層；刻蝕所述介犧牲層，以顯露所述介質犧牲層下方的半導體下層；刻蝕所述半導體下層，以形成第二線型半導體溝道，所述第二線型半導體溝道兩端連接有所述半導體頂層；

4)采用濕法腐蝕去除所述介質犧牲層及所述第二線型半導體溝道下方的部分絕緣層，以在所述第一線型半導體溝道下方及第二線型半導體溝道下方形成空腔；

5)形成包圍所述第一線型半導體溝道及第二線型半導體溝道的柵介質層及柵電極層，以形成柵極結構；

6)在所述第一線型半導體溝道及第二線型半導體溝道兩端的所述半導體層中形成源區及漏區。

2.根據權利要求1所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于：所述介質犧牲層的長度范圍介于20納米～2微米，寬度范圍介于20納米～2微米，厚度范圍介于10納米～300納米。

3.根據權利要求1所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟1)制備襯底結構包括：

1-1)提供依次層疊的半導體襯底、絕緣層及半導體頂層，在所述半導體頂層表面形成介質層；

1-2)刻蝕所述介質層，以形成圖形化的介質犧牲層，所述介質犧牲層的周邊顯露所述半導體頂層；

1-3)基于顯露的所述半導體頂層，在所述半導體頂層及所述介質犧牲層上外延半導體層，所述半導體層包覆所述介質犧牲層，以形成所述襯底結構。

4.根據權利要求3所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于：還包括重復進行步驟1-1)～步驟1-3)的步驟，以形成介質犧牲層及半導體層交替層疊的多層結構，步驟3)刻蝕所述多層結構，以形成多根堆疊的線型半導體溝道。

5.根據權利要求1所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟1)制備襯底結構包括：

1-1)提供依次層疊的半導體基底、絕緣層及半導體頂層，在所述半導體頂層上形成圖形化的掩膜層；

1-2)對所述半導體頂層進行離子注入及退火，以在半導體頂層內部形成介質犧牲層；

1-3)去除所述掩膜層，以形成所述襯底結構。

6.根據權利要求5所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟1-2)注入的離子包括氧離子、氧氣、氮離子、氮氣、碳離子中的一種或兩種以上的混合物，注入劑量介于1e15/cm²～2e17/cm²之間。

7.根據權利要求5所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于：步驟1-2)通過不同深度的多次離子注入，以形成介質犧牲層及半導體層交替層疊的多層結構，步驟3)刻蝕所述多層結構，以形成多根堆疊的線型半導體溝道。

8.根據權利要求1所述的基于圖形化埋層介質層的環柵場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟1)制備襯底結構包括：

1-1)提供半導體基底，所述半導體基底中插入有介質犧牲層；

1-2)對所述半導體基底進行離子注入以形成剝離層；

1-3)提供具有絕緣層的半導體襯底，將所述半導體基底帶有所述介質犧牲層的一面與所述半導體襯底帶有絕緣層的一面鍵合，并基于所述剝離層剝離所述半導體基底，以形成所述襯底結構。