[发明专利]一种场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供一种场效应晶体管及其制备方法，该方法包括提供半导体衬底，在半导体衬底上形成凸起的条状结构，凸起的条状结构包括作为沟道区域的第一部分以及自所述第一部分的两端向两侧延伸的第二部分和第三部分；在形成凸起的条状结构的半导体衬底上保形沉积无定型材料形成熔覆层；对熔覆层进行结晶退火以形成包覆第二部分和第三部分的有源区涂层。本发明通过保形沉积在凸起的条状结构上形成无定型材料层，然后通过结晶退火使得无定型材料层结晶形成包覆凸起的条状结构的有源层。本发明的场效应晶体管，载流子迁移率大大提高。凸起的条状结构以及环绕式栅极增加了栅极对沟道的控制面积，提高了整个器件的电学性能。

技术领域

本发明涉及场效应晶体管技术领域，具体地涉及一种场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

在集成电路中，低功率高运行性能的场效应晶体管通常具有如下特点：(1)具有高迁移率的半导体衬底；(2)越来越大的沟道宽度及越来越小的沟道长度；(3)具有大电容Ci的栅极绝缘层；(4)减少有源区沟道和栅极绝缘层界面处的界面陷阱；(5)减小电极和半导体层之间的接触电阻。近年来了，场效应晶体管结构发生了从平面型到鳍型或纳米线等3D结构的显著变化，并且人们越来越倾向于形成环绕栅(Gate-All-Around，GAA)结构以及采用具有高迁移率的材料作为有源层，例如采用SiGe、Ge、GaAs等材料。

对于鳍型场效应晶体管(fin FET)或纳米线场效应晶体管，通常采用外延生长法形成有源层，由于晶体取向的生长率分化现象，外延生长法通常在鳍或纳米线外层形成具有类似钻状轮廓的多面体有源层，无法形成保形有源层。多面体有源层相较于保形有源层在电学性能上存在差异。

发明内容

鉴于现有技术中形成的多面体有源层在电学性能上的不足，本发明提供一种场效应晶体管及其制备方法，通过本发明的方法在上述器件中形成保形有源层，从而提高器件的整体电学性能。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种场效应晶体管制备方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成凸起的条状结构，所述凸起的条状结构包括作为沟道区域的第一部分以及自所述第一部分的两端向两侧延伸的第二部分和第三部分；

在形成所述半导体衬底的表面以及所述凸起的条状结构的所述第二部分和第三部分上保形沉积无定型材料形成熔覆层；

对所述熔覆层进行结晶退火以形成包覆所述第二部分和所述第三部分的保形有源区涂层。

可选地，所述凸起的条状结构包括鳍或者纳米线。

可选地，在沉积所述无定型材料之前，还包括在所述沟道区域的外侧形成栅极结构，所述栅极结构围绕所述沟道区域形成环绕式栅极结构。

可选地，所述结晶退火包括微波退火。

可选地，所述结晶退火的退火温度介于450℃～750℃，退火时间大于等于1小时。

可选地，通过热沉积方法沉积所述无定型材料，所述无定型材料的厚度介于2～4nm。

可选地，所述无定型材料包括Si、SiGe、Ge、GaAs或者其中的两种或多种的组合。

可选地，还包括：去除所述结晶过程中所述无定型材料在所述半导体衬底表面上形成的多晶颗粒。

可选地，采用稀释的氢氟酸湿式腐蚀法去除所述半导体衬底表面上形成的多晶颗粒。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种场效应晶体管，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的条状结构，所述凸起的条状结构包括作为沟道区域的第一部分以及自所述沟道区域的两端向两侧延伸的第二部分和第三部分；

栅极结构，形成在所述第一部分的外侧；