[发明专利]具有环栅结构的场效应晶体管的制备方法

说明书

本发明提供一种具有环栅结构的场效应晶体管的制备方法，包括：1)制备衬底结构，包括半导体衬底，半导体衬底中插入有介质牺牲层；2)定义器件区域，对器件区域进行阱掺杂，并器件区域外围形成隔离区；3)刻蚀介质牺牲层上方的半导体层，以形成线型半导体沟道，线型半导体沟道两端连接有半导体层；4)采用湿法腐蚀去除介质牺牲层以在线型半导体沟道下方形成空腔；5)形成包围线型半导体沟道的栅介质层及栅电极层，以形成栅极结构；6)在线型半导体沟道两端的半导体层中形成源区及漏区。本发明可避免介质牺牲层的侧向腐蚀，本发明的器件具有较高的电学性能，同时具有较小的工艺难度，以及更广泛的工艺兼容性。

技术领域

本发明属于半导体设计及制造领域，特别是涉及一种具有环栅结构的场效应晶体管的制备方法。

背景技术

具有环栅结构的场效应晶体管一般具有纳米级的沟道尺寸，其沟道为纳米线悬梁结构。其工艺节点一般小于10nm，在流片过程中，需要采用电子束光刻、DUV、EUV等光刻机进行加工，对光刻对准精度要求高，纳米线结构加工困难、工艺成本高。

在通过SOI衬底101制备纳米线晶体管时，通常通过选择区域的湿法腐蚀来获得纳米线悬梁结构，由于湿法腐蚀具有各向同性腐蚀特性，会在有源区四周造成侧向腐蚀102，如图1所示。该侧向腐蚀102结构增加了器件工艺不稳定性，影响后期薄膜淀积效果，增大器件的寄生电容，增加了芯片制备工艺难度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有环栅结构的场效应晶体管的制备方法，用于解决现有技术中制备纳米线晶体管时，容易造成介质结构的侧向腐蚀的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有环栅结构的场效应晶体管的制备方法，所述制备方法包括：1)制备衬底结构，所述衬底结构包括半导体衬底，所述半导体衬底中插入有介质牺牲层；2)定义器件区域，所述器件区域包括所述介质牺牲层及包覆所述介质牺牲层的半导体层，对所述器件区域进行阱掺杂，并所述器件区域外围形成隔离区；3)刻蚀所述介质牺牲层上方的半导体层，以形成线型半导体沟道，所述线型半导体沟道两端连接有所述半导体层；4)采用湿法腐蚀去除所述介质牺牲层以在所述线型半导体沟道下方形成空腔，所述湿法腐蚀自动停止于所述半导体层；5)形成包围所述线型半导体沟道的栅介质层及栅电极层，以形成栅极结构；6)在所述线型半导体沟道两端的所述半导体层中形成源区及漏区。

可选地，所述介质牺牲层的长度范围介于20纳米～2微米，宽度范围介于20纳米～2微米，厚度范围介于10纳米～300纳米。

可选地，步骤1)制备衬底结构包括：1-1)提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成介质层；1-2)刻蚀所述介质层，以形成图形化的介质牺牲层，所述介质牺牲层的周边显露所述半导体衬底；1-3)基于显露的所述半导体衬底，在所述半导体衬底及所述介质牺牲层上外延半导体层，所述半导体层包覆所述介质牺牲层，以形成所述衬底结构。

可选地，还包括重复进行步骤1-1)～步骤1-3)的步骤，以形成介质牺牲层及半导体层交替层叠的多层结构，步骤3)刻蚀所述多层结构，以形成多根堆叠的线型半导体沟道。

可选地，步骤1)制备衬底结构包括：1-1)提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的掩膜层；1-2)对所述半导体衬底进行离子注入及退火，以在半导体衬底内部形成介质牺牲层；1-3)去除所述掩膜层，以形成所述衬底结构。

可选地，步骤1-2)注入的离子包括氧离子、氧气、氮离子、氮气、碳离子中的一种或两种以上的混合物，注入剂量介于1e15/cm²～2e17/cm²之间。

可选地，步骤1-2)通过不同深度的多次离子注入，以形成介质牺牲层及半导体层交替层叠的多层结构，步骤3)刻蚀所述多层结构，以形成多根堆叠的线型半导体沟道。