[发明专利]堆叠纳米片环栅晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种堆叠纳米片环栅晶体管及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：提供衬底，衬底的一侧具有支撑部，沿支撑部的延伸方向在支撑部上交替层叠设置有牺牲层与沟道层，支撑部、牺牲层与沟道层构成鳍结构；对支撑部的两侧表面进行掺杂形成第一掺杂区；形成跨鳍结构的假栅，在位于假栅两侧的鳍结构中形成源/漏区，源/漏区与第一掺杂区的掺杂类型相反；依次去除假栅以及位于源/漏区之间的牺牲层，以使沟道层中位于源/漏区之间的部分表面裸露，具有裸露表面的沟道层构成纳米片阵列，绕纳米片阵列中各纳米片的外周形成栅堆叠结构。上述制备得到的器件中栅堆叠结构不会受到栅堆叠结构的控制，有效避免了对器件开关特性的影响。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种堆叠纳米片环栅晶体管及其制备方法。

背景技术

集成电路特征尺寸持续微缩，传统三栅或双栅的鳍型场效应晶体管(FinFET)在5nm以下节点受到限制，与高k金属栅FinFET工艺兼容的环栅晶体管(GAA)将是实现尺寸微缩的下一代关键结构，其沟道结构包括纳米线与纳米片两种选择。

在常规的纳米片堆叠FinFET的集成制造工艺中，通过沉积和刻蚀工艺在衬底上形成交替层叠的沟道层和牺牲层，同时衬底的一侧表面形成支撑上述交替叠层的支撑部，然后通过去除牺牲层中的部分区域，使上述沟道层中与其对应的部分表面裸露，得到堆叠的纳米片。

然而，在上述器件的制造工艺中，位于沟道底部的支撑部易存在寄生沟道，由于制造工艺会导致该支撑部表面同样覆盖有高k金属栅堆叠结构(HKMG)，使寄生沟道同样受到HKMG的控制，从而为器件开关特性带来严重的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种堆叠纳米片环栅晶体管及其制备方法，以解决现有技术中环栅晶体管的制备工艺对器件开关特性造成影响的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种堆叠纳米片环栅晶体管的制备方法，包括以下步骤：S1，提供衬底，衬底的一侧具有支撑部，沿支撑部的延伸方向在支撑部上交替层叠设置有牺牲层与沟道层，支撑部、牺牲层与沟道层构成鳍结构；S2，对支撑部的两侧表面进行掺杂形成第一掺杂区；S3，形成跨鳍结构的假栅，在位于假栅两侧的鳍结构中形成源/漏区，源/漏区与第一掺杂区的掺杂类型相反；S4，依次去除假栅以及位于源/漏区之间的牺牲层，以使沟道层中位于源/漏区之间的部分表面裸露，具有裸露表面的沟道层构成纳米片阵列，绕纳米片阵列中各纳米片的外周形成栅堆叠结构。

进一步地，步骤S1包括以下步骤：S11，在衬底表面依次交替形成牺牲预备层和沟道预备层；S12，采用图形转移工艺去除牺牲预备层、沟道预备层以及衬底中所欲形成的鳍结构以外的部分，以得到牺牲层、沟道层与支撑部。

进一步地，步骤S2包括以下步骤：在衬底上沉积第一掺杂绝缘材料并刻蚀，以形成覆盖支撑部两侧表面的第一浅槽隔离层；使第一浅槽隔离层中的掺杂元素横向扩散，以对支撑部的两侧表面进行掺杂。

进一步地，步骤S2包括以下步骤：在衬底上顺序沉积第二掺杂绝缘材料和非掺杂绝缘材料，第二掺杂绝缘材料覆盖鳍结构，非掺杂绝缘材料覆盖第二掺杂绝缘材料；顺序刻蚀非掺杂绝缘材料和第二掺杂绝缘材料，以使鳍结构中除支撑部之外的部分表面裸露，形成沿远离衬底的方向顺序层叠的掺杂绝缘层和第二浅槽隔离层；使掺杂绝缘层中的掺杂元素横向扩散，以对支撑部的两侧表面进行掺杂。

进一步地，步骤S2还包括以下步骤：对沟道层的两侧表面进行选择性掺杂形成第二掺杂区。

进一步地，步骤S4包括以下步骤：S41，在衬底上沉积第一层间绝缘介质并进行平坦化处理，以使第一层间绝缘介质覆盖源/漏区，且假栅的上表面裸露；S42，依次刻蚀去除假栅以及位于假栅下方的部分牺牲层，以使沟道层中位于源/漏区之间的部分表面裸露形成纳米片阵列；S43，绕各纳米片的外周形成环栅结构，各环栅结构构成栅堆叠结构。