[发明专利]半导体晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种半导体晶体管，包括：衬底层、沟道层、源极、漏极和栅叠层结构，所述沟道层、源极和漏极形成于所述衬底层之上，所述源极和漏极分别位于所述栅叠层结构两侧，所述栅叠层结构包括栅介质层和位于所述栅介质层之上的栅极，所述栅介质层形成于所述沟道层之上，其特征在于，所述半导体晶体管还包括：低k侧墙，所述低k侧墙形成于所述沟道层之上的所述栅叠层结构两侧；

所述源极与所述栅叠层结构一侧的低k侧墙接触并同时与所述沟道层的端部和顶部接触；

所述漏极与所述栅叠层结构另一侧的低k侧墙接触并同时与所述沟道层的端部和顶部接触；

其中，所述源极与所述沟道层顶部的接触长度和所述漏极与所述沟道层顶部的接触长度相同。

2.根据权利要求1所述的半导体晶体管，其特征在于，所述源极与所述沟道层顶部的接触长度和所述漏极与所述沟道层顶部的接触长度为10nm-500nm。

3.根据权利要求1所述的半导体晶体管，其特征在于，所述源极与所述沟道层端部的接触厚度和所述漏极与所述沟道层端部的接触厚度相同。

4.根据权利要求1或3所述的半导体晶体管，其特征在于，所述源极与所述沟道层端部的接触厚度和所述漏极与所述沟道层端部的接触厚度为5nm-200nm。

5.根据权利要求1所述的半导体晶体管，其特征在于，所述栅叠层结构的长度为5nm-5μm；

优选地，所述栅介质层的材料为如下之一或其组合：SiO₂、HfO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃、HfZrO₂；

优选地，所述栅极由如下金属材料中之一或其组合形成：Ti、Al、Sc、Ni、Pd、Au、Pt、TiN、TiAlN、TaN；

优选地，所述沟道层的材料为如下之一：碳纳米管、半导体金属氧化物、二维过渡金属硫化物、石墨烯、半导体纳米线、有机半导体、黑磷；

优选地，所述沟道层的材料为碳纳米管时，所述源极与所述漏极的材料为如下之一：Pd、Sc、Y、Sc、Au、Ti；

优选地，所述低k侧墙的材料为如下之一：SiO₂、SiN。

6.一种半导体晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底上沉积半导体沟道材料，以形成沟道层；

在所述沟道层上沉积栅介质材料，以形成栅介质层；

在所述栅介质层上生长栅金属材料，以形成栅极；

刻蚀由所述栅介质层和所述栅极形成的栅叠层结构，以使所述栅叠层结构的尺寸满足要求；

在所述沟道层上的所述栅叠层结构两侧沉积并回刻形成双层侧墙，所述双层侧墙包括牺牲侧墙和低k侧墙，所述低k侧墙位于所述牺牲侧墙与所述栅叠层结构之间区域；

将所述栅叠层结构和所述双层侧墙之外的所述沟道层全部刻蚀；

去除所述牺牲侧墙，保留所述低k侧墙，以暴露出所述牺牲侧墙对应的沟道区域；

在所述牺牲侧墙对应的沟道区域和所述衬底之上沉积源漏接触金属，以形成源极和漏极。

7.根据权利要求6所述半导体晶体管的制备方法，其特征在于，采用无掩模自对准的刻蚀工艺将所述栅叠层结构和所述双层侧墙之外的所述沟道层全部刻蚀。

8.根据权利要求6所述半导体晶体管的制备方法，其特征在于，

所述牺牲侧墙的材料与所述低k侧墙的材料不同；

采用特定刻蚀工艺去除所述牺牲侧墙，所述特定刻蚀工艺的反应物能够与所述牺牲侧墙反应但无法与所述低k侧墙反应；

优选地，所述低k侧墙的材料为如下之一：SiO₂、SiN；和/或，所述牺牲侧墙的材料为任意k值的材料；优选地，所述牺牲侧墙的材料为如下之一：SiO₂、SiN、Al₂O₃、AlN；

优选地，所述牺牲侧墙的宽度为10nm-500nm。