[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：提供衬底，所述衬底具有第一区域；在所述衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层表面形成一维纳米结构；去除部分牺牲层，使所述一维纳米结构中部悬空，所述一维纳米结构的两端位于剩余的牺牲层表面；在第一区域上的一维纳米结构的部分表面形成环绕所述一维纳米结构的第一栅极结构；在所述第一栅极结构两侧的第一区域上的一维纳米结构上形成第一源极接触层和第一漏极接触层。所述方法可以形成具有较高性能和集成度的晶体管。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，高集成、多功能和低功耗是半导体器件追求的主要目标。半导体器件的尺寸随着技术发展不断缩小，使得芯片的集成度越来越高。然而，随着半导体器件尺寸的不断缩小，短沟道效应、漏电流、功耗增加等问题越发显著，同时，在器件结构和制造工艺上也面临更多的挑战。从而使得进一步提高芯片集成度受到更多的限制。

现有技术通过改变晶体管的沟道材料可以在一定程度上解决或者缓解上述问题，从而促进半导体器件尺寸的进一步缩小。

一维纳米结构，例如半导体纳米线或碳纳米管等结构，是理想的一维导电通道，由于理想的一维结构大大降低了载流子的非弹性散射和背散射，使得一维纳米结构的缺陷和声子散射截面都非常小，从而使得一维纳米结构的室温载流子输运为弹道输运，即其性能不依赖于其通道长度。采用一维纳米结构作为晶体管的导电通道，能够解决纳米尺度器件的加工精度所带来的器件尺度的不确定性所引起的性能不确定性。同时，由于一维纳米结构的尺寸较小，可以进一步缩小晶体管的尺寸，从而提高集成电路的集成度。

如何利用一维纳米结构形成性能较佳的晶体管是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，可以形成具有较高性能的晶体管。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底具有第一区域；在所述衬底表面形成牺牲层；在所述牺牲层表面形成一维纳米结构；去除部分牺牲层，使所述一维纳米结构中部悬空，所述一维纳米结构的两端位于剩余的牺牲层表面；在第一区域上的一维纳米结构的部分表面形成环绕所述一维纳米结构的第一栅极结构；在的第一栅极结构两侧的位于第一区域上的一维纳米结构上形成第一源极接触层和第一漏极接触层，所述第一源极接触层和第一漏极接触层分别位于第一栅极结构的两侧。

可选的，所述一维纳米结构为碳纳米管或半导体纳米线。

可选的，所述一维纳米结构为若干碳纳米管组成的碳纳米管束。

可选的，所述碳纳米管或半导体纳米线的直径为1nm～5nm。

可选的，所述碳纳米管束的直径为10nm～100nm。

可选的，形成所述一维纳米结构的方法包括：在所述牺牲层表面形成具有开口的掩膜层，所述开口暴露出部分牺牲层的表面；在所述开口底部的牺牲层表面形成分散的金属纳米粒子；去除所述掩膜层后，采用化学气相沉积工艺，在所述金属纳米粒子的催化作用下，形成所述一维纳米结构。

可选的，所述化学气相沉积气体采用的反应气体为甲烷、乙烷、乙烯或乙炔，载气为H₂，反应气体流量为5sccm～100sccm，H₂的流量为50sccm～1000sccm，反应温度为800℃～1000℃。

可选的，所述金属纳米粒子的直径为1nm～3nm，所述金属纳米粒子的材料至少包括铜、银、金、钴、铁、锰、铬、钒或钛中的一种。