[發明專利]一種環繞柵極場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110086420.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112908952B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 劉新科;楊嘉穎;利健;宋利軍;賀威
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L21/336;H01L29/78;B82Y10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 馬吉蘭

本發明提供一種環繞柵極場效應晶體管及其制備方法，環繞柵極場效應晶體管包括：半導體襯底；位于半導體襯底上的納米線，納米線中具有散熱孔，散熱孔的延伸方向平行于納米線的延伸方向；位于散熱孔內的散熱件。環繞柵極場效應晶體管產生的熱量能夠通過所述散熱件進行有效散熱，避免了環繞柵極場效應晶體管的溝道和源區和漏區內部溫度的升高對器件性能和壽命造成的不利影響，使得器件能保持長時間的正常工作。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種環繞柵極場效應晶體管及其制備方法。

背景技術

場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET)屬于電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高(107～1015Ω)、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點，現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。場效應晶體管利用施加在柵電極和源電極上的外加電壓產生的電場效應來改變溝道的寬窄，從而控制漏電極和源電極之間電流的大小，即，決定場效應晶體管效率的一個重要因素就是柵極對通道的控制能力。

而全環繞柵極垂直納米線金屬-氧化物半導體場效應晶體管(Gate-All-AroundVertical Nanowire Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,簡稱GAAVNWMOSFET)因其優異的柵極可控性，引起了人們高度重視并應用廣泛?，F有的GAAVNWMOSFET有突出的特點：柵極對溝道的控制能力十分出色，從而能夠產生更快的驅動電流；允許溝道的寬度進一步縮小，因此集成度更高，能夠實現低驅動電壓、低閾值電壓、高開關電流比、高電流密度和高功率密度，適用于低功耗應用。

然而，現有的環繞柵極場效應晶體管由于溝道寬度窄，導致溝道的電流密度較高，從而產生了較高的熱量；但是溝道并不能進行有效散熱，這就造成溝道內部溫度較高，從而對器件性能和壽命造成不利影響。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有環繞柵極場效應晶體管難以進行有效散熱而影響器件性能和壽命的缺陷，從而提供一種環繞柵極場效應晶體管及其制備方法。

本發明提供一種環繞柵極場效應晶體管，包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底上的納米線，所述納米線中具有散熱孔，所述散熱孔的延伸方向平行于所述納米線的延伸方向；位于所述散熱孔內的散熱件。

可選的，所述散熱件的導熱率大于或等于300W/(m*K)。

可選的，所述散熱件為絕緣散熱件。

可選的，所述散熱件的材料包括金剛石或氮化鋁陶瓷。

可選的，所述散熱孔的直徑與所述納米線的直徑的比值為0.33～0.75。

可選的，所述納米線的直徑為80nm-180nm；所述散熱孔的直徑為60nm-100nm。

可選的，所述納米線呈環狀結構；所述散熱孔沿著所述納米線的延伸方向貫穿所述納米線。

可選的，所述環繞柵極場效應晶體管為垂直式環繞柵極場效應晶體管，所述納米線垂直于所述半導體襯底的表面；或者，所述環繞柵極場效應晶體管為水平式環繞柵極場效應晶體管，所述納米線平行于所述半導體襯底的表面。

可選的，所述半導體襯底包括SiC基半導體襯底、GaN基半導體襯底或硅基半導體襯底。

本發明還一種環繞柵極場效應晶體管的制備方法，包括以下步驟：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成納米線，所述納米線中具有散熱孔，所述散熱孔的延伸方向平行于所述納米線的延伸方向；在所述散熱孔內形成散熱件。

可選的，所述納米線的制備方法包括：在所述半導體襯底上形成初始納米線；對所述初始納米線進行刻蝕，使得初始納米線形成所述納米線。