[發明專利]半導體晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210633284.2
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115050835A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 林艷霞;曹宇;張志勇
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京元芯碳基集成電路研究院;北京華碳元芯電子科技有限責任公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/417;H01L21/336;H01L29/10
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 孫敬霞;韓德凱

1.一種半導體晶體管，包括：襯底層、溝道層、源極、漏極和柵疊層結構，所述溝道層、源極和漏極形成于所述襯底層之上，所述源極和漏極分別位于所述柵疊層結構兩側，所述柵疊層結構包括柵介質層和位于所述柵介質層之上的柵極，所述柵介質層形成于所述溝道層之上，其特征在于，所述半導體晶體管還包括：低k側墻，所述低k側墻形成于所述溝道層之上的所述柵疊層結構兩側；

所述源極與所述柵疊層結構一側的低k側墻接觸并同時與所述溝道層的端部和頂部接觸；

所述漏極與所述柵疊層結構另一側的低k側墻接觸并同時與所述溝道層的端部和頂部接觸；

其中，所述源極與所述溝道層頂部的接觸長度和所述漏極與所述溝道層頂部的接觸長度相同。

2.根據權利要求1所述的半導體晶體管，其特征在于，所述源極與所述溝道層頂部的接觸長度和所述漏極與所述溝道層頂部的接觸長度為10nm-500nm。

3.根據權利要求1所述的半導體晶體管，其特征在于，所述源極與所述溝道層端部的接觸厚度和所述漏極與所述溝道層端部的接觸厚度相同。

4.根據權利要求1或3所述的半導體晶體管，其特征在于，所述源極與所述溝道層端部的接觸厚度和所述漏極與所述溝道層端部的接觸厚度為5nm-200nm。

5.根據權利要求1所述的半導體晶體管，其特征在于，所述柵疊層結構的長度為5nm-5μm；

優選地，所述柵介質層的材料為如下之一或其組合：SiO₂、HfO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃、HfZrO₂；

優選地，所述柵極由如下金屬材料中之一或其組合形成：Ti、Al、Sc、Ni、Pd、Au、Pt、TiN、TiAlN、TaN；

優選地，所述溝道層的材料為如下之一：碳納米管、半導體金屬氧化物、二維過渡金屬硫化物、石墨烯、半導體納米線、有機半導體、黑磷；

優選地，所述溝道層的材料為碳納米管時，所述源極與所述漏極的材料為如下之一：Pd、Sc、Y、Sc、Au、Ti；

優選地，所述低k側墻的材料為如下之一：SiO₂、SiN。

6.一種半導體晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

在襯底上沉積半導體溝道材料，以形成溝道層；

在所述溝道層上沉積柵介質材料，以形成柵介質層；

在所述柵介質層上生長柵金屬材料，以形成柵極；

刻蝕由所述柵介質層和所述柵極形成的柵疊層結構，以使所述柵疊層結構的尺寸滿足要求；

在所述溝道層上的所述柵疊層結構兩側沉積并回刻形成雙層側墻，所述雙層側墻包括犧牲側墻和低k側墻，所述低k側墻位于所述犧牲側墻與所述柵疊層結構之間區域；

將所述柵疊層結構和所述雙層側墻之外的所述溝道層全部刻蝕；

去除所述犧牲側墻，保留所述低k側墻，以暴露出所述犧牲側墻對應的溝道區域；

在所述犧牲側墻對應的溝道區域和所述襯底之上沉積源漏接觸金屬，以形成源極和漏極。

7.根據權利要求6所述半導體晶體管的制備方法，其特征在于，采用無掩模自對準的刻蝕工藝將所述柵疊層結構和所述雙層側墻之外的所述溝道層全部刻蝕。

8.根據權利要求6所述半導體晶體管的制備方法，其特征在于，

所述犧牲側墻的材料與所述低k側墻的材料不同；

采用特定刻蝕工藝去除所述犧牲側墻，所述特定刻蝕工藝的反應物能夠與所述犧牲側墻反應但無法與所述低k側墻反應；

優選地，所述低k側墻的材料為如下之一：SiO₂、SiN；和/或，所述犧牲側墻的材料為任意k值的材料；優選地，所述犧牲側墻的材料為如下之一：SiO₂、SiN、Al₂O₃、AlN；

優選地，所述犧牲側墻的寬度為10nm-500nm。