[发明专利]一种环绕栅极场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供一种环绕栅极场效应晶体管及其制备方法，环绕栅极场效应晶体管包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的半导体纳米线，所述半导体纳米线包括沟道区；位于所述半导体衬底上的栅介质层，所述栅介质层环绕所述沟道区；位于所述半导体衬底上的界面层，所述界面层位于所述沟道区与所述栅介质层之间，所述界面层适于阻挡所述栅介质层中的氧扩散至沟道区。所述环绕栅极场效应晶体管具有稳定的阈值电压。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种环绕栅极场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET)属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高(107～1015Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。场效应晶体管利用施加在栅电极和源电极上的外加电压产生的电场效应来改变沟道的宽窄，从而控制漏电极和源电极之间电流的大小。现有的环绕栅极场效应晶体管具有以下突出的特点：栅极层对沟道的控制能力十分出色，因此能够产生更快的驱动电流；允许沟道的宽度进一步缩小，因此集成度更高，能够实现低驱动电压、低阈值电压、高开关电流比、高电流密度和高功率密度，适用于低功耗应用。

然而，现有的环绕栅极场效应晶体管中，栅介质层与半导体纳米线的界面处容易产生高密度陷阱，导致阈值电压不稳定。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有环绕栅极场效应晶体管阈值电压不稳定的缺陷，从而提供一种环绕栅极场效应晶体管及其制备方法。

本发明提供一种环绕栅极场效应晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的半导体纳米线，所述半导体纳米线包括沟道区；位于所述半导体衬底上的栅介质层，所述栅介质层环绕所述沟道区；位于所述半导体衬底上的界面层，所述界面层位于所述沟道区与所述栅介质层之间，所述界面层适于阻挡所述栅介质层中的氧扩散至沟道区。

可选的，所述界面层中的氧含量大于等于0且低于0.1％。

可选的，所述界面层的材料包括氮化铝；所述栅介质层的材料包括氧化铝。

可选的，所述半导体纳米线包括GaN基半导体纳米线。

可选的，所述界面层的厚度为2nm-4nm。

可选的，所述半导体纳米线的直径为不超过6nm。

可选的，所述环绕栅极场效应晶体管为垂直式环绕栅极场效应晶体管。

可选的，所述半导体纳米线还包括分别位于所述沟道区两侧的源区和漏区，所述漏区、所述沟道区和所述源区沿所述半导体纳米线的延伸方向排布，所述漏区位于所述沟道区和所述半导体衬底之间；所述环绕栅极场效应晶体管还包括：位于所述半导体衬底上的第一隔离层，所述第一隔离层环绕所述漏区；所述栅介质层和所述界面层位于所述第一隔离层上。

本发明还提供一种所述环绕栅极场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成半导体纳米线，所述半导体纳米线包括沟道区；在所述半导体衬底上形成环绕所述沟道区的界面层；形成所述界面层之后，在所述半导体衬底上形成环绕所述界面层的栅介质层；所述界面层适于阻挡所述栅介质层中的氧扩散至沟道区。

可选的，所述环绕栅极场效应晶体管为垂直式环绕栅极场效应晶体管；所述半导体纳米线还包括分别位于所述沟道区两侧的源区和漏区，所述漏区、所述沟道区和所述源区沿所述半导体纳米线的延伸方向排布，所述漏区位于所述沟道区和所述半导体衬底之间；所述环绕栅极场效应晶体管的制备方法还包括：在形成所述界面层和所述栅介质层之前，在所述半导体衬底上形成所述第一隔离层，所述第一隔离层环绕所述漏区且暴露出所述沟道区和源区。