[发明专利]形成全环栅场效应晶体管的方法和半导体器件

说明书

在形成全环栅场效应晶体管(GAA FET)的方法中，形成鳍结构。鳍结构包括多个堆叠结构，每个堆叠结构包括介电层、位于介电层上方的CNT、位于CNT上方的支撑层。在鳍结构上方形成牺牲栅极结构，形成隔离绝缘层，通过图案化隔离绝缘层来形成源极/漏极开口，从源极/漏极开口中的多个堆叠结构的每个去除支撑层，并且在源极/漏极开口中形成源极/漏极接触层。形成源极/漏极接触件，使得源极/漏极接触件仅与CNT的部分直接接触，并且介电层的部分设置在源极/漏极接触件与CNT之间。本发明的实施例还涉及具有全环栅场效应晶体管的半导体器件。

技术领域

本发明的实施例涉及形成全环栅场效应晶体管的方法和半导体器件。

背景技术

随着半导体行业在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本而进入纳米技术工艺节点，来自制造和设计问题的挑战引起三维设计(诸如GAA结构)的发展。非Si基低维度材料是提供更好的静电(例如，对于短沟道效应)和更高的性能(例如，较少的表面散射)的有前景的候选。由于它们的高的载流子迁移率和基本上一维的结构，碳纳米管(CNT)被认为是一种有前景的候选。

发明内容

本发明的实施例提供了一种形成全环栅场效应晶体管(GAA FET)的方法，所述方法包括：形成鳍结构，所述鳍结构包括多个堆叠结构，每个堆叠结构包括介电层、位于所述介电层上方的碳纳米管、位于所述碳纳米管上方的支撑层；在所述鳍结构上方形成牺牲栅极结构；形成隔离绝缘层；通过图案化所述隔离绝缘层形成源极/漏极开口；从所述源极/漏极开口中的所述多个堆叠结构的每个去除所述支撑层；以及在所述源极/漏极开口中形成源极/漏极接触层，其中，形成源极/漏极接触件，使得所述源极/漏极接触件仅与所述碳纳米管的部分直接接触，并且所述介电层的部分设置在所述源极/漏极接触件与所述碳纳米管之间。

本发明的另一实施例提供了一种形成全环栅场效应晶体管(GAA FET)的方法，所述方法包括：在衬底上方形成鳍结构，其中，碳纳米管(CNT)嵌入支撑材料中；在所述鳍结构上方形成牺牲栅极结构；在所述牺牲栅极结构和所述鳍结构上方形成绝缘层；去除所述牺牲栅极结构，使得所述鳍结构的部分暴露；从所述鳍结构的暴露部分去除所述支撑材料，使得所述碳纳米管的沟道区域暴露；在所述碳纳米管的暴露的沟道区域周围形成栅极结构；在所述绝缘层中形成源极/漏极开口；去除所述源极/漏极开口中的所述支撑材料，使得所述碳纳米管的源极/漏极区域暴露；在所述源极/漏极极开口中的暴露的碳纳米管周围形成介电层；部分地去除所述介电层，使得所述介电层的部分保留在所述源极/漏极开口中的所述碳纳米管上；以及在所述源极/漏极开口中形成源极/漏极接触层，其中，形成源极/漏极接触件，使得所述源极/漏极接触件与所述碳纳米管的部分直接接触，并且所述介电层的剩余部分设置在所述源极/漏极接触件与所述碳纳米管之间。

本发明的又一实施例提供了一种具有全环栅场效应晶体管的半导体器件，包括：碳纳米管(CNT)，设置在衬底上方；栅极结构，形成在沟道区域中的所述碳纳米管周围；以及源极/漏极接触件，形成在源极/漏极区域中的所述碳纳米管周围，其中：所述源极/漏极接触件仅与所述碳纳米管的部分直接接触，并且所述介电层部分地覆盖所述碳纳米管，并且设置在所述源极/漏极接触件与所述碳纳米管之间。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A示出了根据本发明的实施例的使用碳纳米管(CNT)的GAA FET的示意图。

图1B、图1C和图1D示出了根据本发明的实施例的嵌入式掺杂方案。

图2A、图2B、图2C和图2D示出了根据本发明的实施例的使用CNT的GAA FET的源极/漏极区域中的各种嵌入式掺杂结构。