The invention provides a method for preparing a three-dimensional ring gate semiconductor field effect transistor, belonging to the technical field of three-dimensional micro nano devices. The method comprises the following steps: providing a substrate, an electrically insulating layer is formed on a substrate, an electrically insulating layer is formed in the functional structure layer; forming a layer active region in electrical insulation, self support functional structure layer in the active region; in addition to other areas where self supporting functional structure layer outside the isolation layer is formed and, in the self support structure layer and the isolation layer is formed at the dielectric layer is formed from the surface; the support function of structure layer is applied to metal materials forming three-dimensional ring gate metal electrode; in a self-supporting functional structure layer and / or three ring gate metal electrode etched electrode contact hole; in the active region and / or electrical the insulating layer is formed at the electrode contact block, and the electrode contact formed between the lead block and the electrode contact hole, the electrode contact block and electrode hole. The method of the invention has the advantages of less time consumption, high yield, high flexibility and high design ability.
【技术实现步骤摘要】
一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法
本专利技术涉及三维微纳器件
,特别是涉及一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法。
技术介绍
当前,半导体集成技术仍是充满挑战,高集成化、高性能的需求逐渐地加大。众所周知,随着半导体器件尺寸不断缩小,通过等比例缩小器件尺寸来提高器件性能的方法即将接近极限,短沟道效应和亚阈性能退化亦限制了器件尺寸的进一步缩小。因此,越来越多的研究者利用具有复杂几何栅结构的晶体管以及巧妙的工艺来实现器件的高集成度以及高性能。在目前所有提出的多栅结构中,环形栅具有更高的电磁控制、更小的串联电容及寄生电容等优点。垂直沟道的实现不仅将器件推向三维发展,更大大降低了器件的热预算以及沟道长度可控。此外,结合应变诱导实现器件与电极间的空间连线,可以大大地提高开关速度以及集成度。然而,目前报道的三维环栅晶体管结构所采用的工艺还是基于传统的微纳加工半导体技术。例如,现有技术中存在基于整合在Si基底上的三五族InAs/GaSb纳米线三维环栅结构的MOSFET。该工艺过程包括首先将利用金属有机气相外延选区生长InAs/GaSb纳米线生长在Si衬底上,旋涂上光刻胶并利用反应离子刻蚀技术将光刻胶回刻仅剩一定的厚度,作为源极与栅极的隔离层,再利用原子层沉积技术在纳米线上包裹一层Al2O3介质层,60nm的金属W随之溅射,作为栅金属,结合上步的旋涂光刻胶在回刻一定厚度,刻蚀掉上部多余的金属W。采用与上边相同的办法,实现栅极与漏极的隔离层。再利用化学腐蚀获得电极的接触孔,光学光刻以及金属沉积,溶脱剥离实现源区、漏区和栅区的电极接触块的加工。采用这一技术可以所 ...
【技术保护点】
一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法,包括如下步骤:提供一基底,在所述基底处形成电绝缘层,并在所述电绝缘层处形成一层或多层功能结构层;按照第一预定图形刻蚀所述功能结构层,以在所述电绝缘层处形成一有源区,并按照第二预定图形刻蚀至少部分所述有源区,以在所述有源区处获得具有第一高度的自支撑功能结构层;在除所述自支撑功能结构层以外的其他区域处生长电绝缘材料,以形成隔离层,并在所述自支撑功能结构层和所述隔离层处形成电介质层;在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层的表面处施加金属材料,以围绕所述自支撑功能结构层形成三维环栅金属电极,所述三维环栅金属电极具有小于所述第一高度的第二高度;在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层和/或所述三维环栅金属电极处刻蚀出电极接触孔;在形成有所述电介质层的所述有源区和/或所述电绝缘层处形成电极接触块,并在所述电极接触块与所述电极接触孔之间形成引线,以将所述电极接触块和所述电极接触孔连通,从而制备得到所述三维环栅半导体场效应晶体管。
【技术特征摘要】
1.一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法,包括如下步骤:提供一基底,在所述基底处形成电绝缘层,并在所述电绝缘层处形成一层或多层功能结构层;按照第一预定图形刻蚀所述功能结构层,以在所述电绝缘层处形成一有源区,并按照第二预定图形刻蚀至少部分所述有源区,以在所述有源区处获得具有第一高度的自支撑功能结构层;在除所述自支撑功能结构层以外的其他区域处生长电绝缘材料,以形成隔离层,并在所述自支撑功能结构层和所述隔离层处形成电介质层;在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层的表面处施加金属材料,以围绕所述自支撑功能结构层形成三维环栅金属电极,所述三维环栅金属电极具有小于所述第一高度的第二高度;在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层和/或所述三维环栅金属电极处刻蚀出电极接触孔;在形成有所述电介质层的所述有源区和/或所述电绝缘层处形成电极接触块,并在所述电极接触块与所述电极接触孔之间形成引线,以将所述电极接触块和所述电极接触孔连通,从而制备得到所述三维环栅半导体场效应晶体管。2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述电极接触孔的制备方法包括如下步骤:分别在所述自支撑功能结构层的顶面、底面以及所述三维环栅金属电极的侧面处对应地刻蚀出源电极接触孔、漏电极接触孔和栅电极接触孔。3.根据权利要求2所述的制备方法,其中,所述源电极接触孔和所述栅电极接触孔处不存在所述电介质层,所述漏电极接触孔处不存在所述电介质层和所述隔离层。4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其中,所述电极接触块的制备方法包括如下步骤:按照第三预定图形对形成有所述电介质层的所述有源区和/或所述电绝缘层进行曝光并施加金...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾长志,郝婷婷,李无瑕,李俊杰,
申请(专利权)人:中国科学院物理研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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