[发明专利]具有纳米结构沟道的场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管，尤其涉及场效应晶体管。

背景技术

由于诸如碳纳米管或半导体纳米线之类的纳米结构可提供的高载流子迁移率和小尺寸，基于这种纳米结构的开关器件具有巨大的潜力。然而，基于纳米结构的技术所必须克服的众多难题之一为与传统的硅互补金属氧化物半导体(CMOS)技术当前所支持的高布局密度的兼容性。为了实现高布局密度，纳米结构以及在各个纳米结构周围建立的与开关器件的源极/漏极和栅极接触应精确地定位。在硅CMOS中，通过与栅极自对准的源极/漏极结和有源区的光刻分辨率实现此精确定位。

目前，存在若干不同的方式形成可以在开关器件中使用的纳米结构。例如，已研发出多种用于大量生产纳米管的技术，包含电弧放电、激光烧蚀、高压一氧化碳(HiPCO)和化学气相沉积(CVD)。这些工艺中的大多数在真空或工艺气体中进行。可在真空中或在大气压力下进行碳纳米管(CNT)的CVD生长。通过这些方法可合成大量的纳米管；催化作用和持续生长工艺的促进使得CNT的商业化更为可行。

这些方法中的每一个均要求选择纳米结构并且随后进行精确地放置。将理解到，在当前CMOS技术的规模下，这些微小结构的放置较为困难。

因此，在本领域中需要解决前述问题。

发明内容

根据本发明的一个实施例，公开一种场效应晶体管(FET)。本实施例的FET包含由第一材料形成的漏极、由所述第一材料形成的源极、由纳米结构形成的沟道，所述沟道将所述源极耦合到所述漏极，以及形成于所述源极与所述漏极之间并且包围所述纳米结构的栅极。

根据本发明的另一实施例，公开一种形成场效应晶体管(FET)的方法。本实施例的方法包含：在衬底上形成源极/漏极(S/D)层，其中所述S/D层具有第一厚度；在所述S/D层之上形成催化剂层；图案化所述催化剂层以创建剩余催化剂层部分；使所述S/D层的厚度从所述第一厚度增加到大于所述第一厚度的第二厚度以封闭所述剩余催化剂层部分；将所述S/D层划分成源极和漏极，其中所述划分包含暴露所述剩余催化剂层部分的部分，所述暴露的部分形成催化剂位点；以及在所述源极和所述漏极之间从所述催化剂位点生长纳米结构。

根据本发明的另一实施例，公开一种形成场效应晶体管的方法。所述方法包含：形成源极/漏极(S/D)，其中所述形成包含在所述S/D层内沉积催化剂层的部分；将所述S/D层划分成源极和漏极，所述划分包含暴露所述催化剂层的部分，所述暴露的部分形成催化剂位点；以及在所述源极和所述漏极之间从所述催化剂位点生长纳米结构。

通过本发明的技术可实现额外的特征和优点。本文将详细描述本发明的其它实施例和方面，并且这些其它实施例和方法将被看作是所要求保护的本发明的一部分。为了更好地理解具有所述优点和特征的本发明，将参照下文的描述和附图。

附图说明

现将参照如下列附图中所示的优选实施例，仅以举例的方式对本发明进行描述。

图1示出根据本发明优选实施例的形成FET的工艺的阶段；

图2示出根据本发明优选实施例的使用侧壁图像转印形成心轴和间隔物从而限定催化剂位点的未来位置；

图3示出根据本发明优选实施例的移除心轴之后的图2的结构；

图4示出根据本发明优选实施例的封住催化剂层之后的图3的结构以及所限定的有源区；

图5示出根据本发明优选实施例的移除式栅极区的形成；

图6示出根据本发明优选实施例的将源极/漏极层分成两个部分以暴露催化剂位点之后的图5的结构；

图7示出根据本发明优选实施例的在源极和漏极之间生长纳米结构之后的图6的结构；

图8示出根据本发明优选实施例的在源极和漏极的侧面上包含金属接触；

图9示出根据本发明优选实施例的安置在源极和漏极上的间隔物；以及

图10示出根据本发明优选实施例的填充源极和漏极之间的空间并且包围所述纳米结构的栅极。

具体实施方式

本文所公开的结构(以及形成这种结构的方法)采用预图案化的嵌入式催化剂管线和替换式栅极工艺提供光刻限定的与栅极自对准的催化剂粒子源极/漏极结。通过使用精确定位的催化剂粒子在预期位置精确地生长纳米结构，可消除对纳米结构的生长、得到和随后放置的需要。因此，可形成具有纳米结构沟道的场效应晶体管(FET)。