The invention provides a ring gate nanowire field-effect transistor and a preparation method thereof. The preparation method includes the following steps: S1, a first fin that is isolated from a substrate on a substrate, the first fin is composed of a first area, a second region, and a third region along the length direction, and the S2, the second region in the first fin is formed by the nanowire structure; S3, the naked surface sequence around the nanowire structure The stacked interface oxidation layer, the ferroelectric layer and the gate, and the preparation method also includes the following steps: the source / drain is formed in the first and third regions, and the source / drain and the nanowire structure are connected at both ends. This method improves the gate control capability of the device, reduces the leakage current of the device, reduces the source leakage resistance of the device, and can make the sub threshold slope of the device greatly lower than the 60mV/dec.
【技术实现步骤摘要】
环栅纳米线场效应晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体
,具体而言,涉及一种环栅纳米线场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
随着器件不断萎缩,传统的鳍型场效应晶体管(FinFET)面临严重退化的亚阈值特性、急剧增加的源漏穿通漏电流和栅介质隧穿漏电流、提高驱动性能和降低系统功耗对工作电压的矛盾需求、以及工艺变异导致的电学参数统计涨落(StatisticalFluctuations)等多方面的严峻挑战。因此更加陡直的亚阈值斜率意味着可以得到更低的阈值电压和更低的功耗,而传统的MOSFET由于其物理特性的限制,其亚阈值斜率不能低于60mV/dec。如何通过优化器件结构和制造工艺来提供更低的亚阈值斜率并优化栅控,仍是鳍型场效应晶体管必须要解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种环栅纳米线场效应晶体管及其制备方法,以解决现有技术中鳍型场效应晶体管的亚阈值斜率较高的问题。为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,提供了一种环栅纳米线场效应晶体管的制备方法,包括以下步骤:S1,在衬底上形成与衬底隔离的第一鳍体,第一鳍体由沿长度方向顺次连接的第一区域、第二区域和第三区域组成;S2,将第一鳍体中的第二区域形成纳米线结构;S3,绕纳米线结构的裸露表面顺序形成层叠的界面氧化层、铁电层和栅极,以及,制备方法还包括以下步骤:在第一区域和第三区域中形成源/漏极,源/漏极与纳米线结构的两端连接。进一步地,步骤S1包括以下步骤:S11,在衬底上形成鳍结构,鳍结构的两侧具有相对的凹槽;S12,将鳍结构氧化,其中凹槽对应的鳍结构的位置被完全氧化以使鳍结构形成独立 ...
【技术保护点】
1.一种环栅纳米线场效应晶体管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,在衬底(10)上形成与所述衬底(10)隔离的第一鳍体(111),所述第一鳍体(111)由沿长度方向顺次连接的第一区域、第二区域和第三区域组成;S2,将所述第一鳍体(111)中的所述第二区域形成纳米线结构(120);S3,绕所述纳米线结构(120)的裸露表面顺序形成层叠的界面氧化层(50)、铁电层(60)和栅极(80),以及,所述制备方法还包括以下步骤:在所述第一区域和所述第三区域中形成源/漏极(40),所述源/漏极(40)与所述纳米线结构(120)的两端连接。
【技术特征摘要】
1.一种环栅纳米线场效应晶体管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,在衬底(10)上形成与所述衬底(10)隔离的第一鳍体(111),所述第一鳍体(111)由沿长度方向顺次连接的第一区域、第二区域和第三区域组成;S2,将所述第一鳍体(111)中的所述第二区域形成纳米线结构(120);S3,绕所述纳米线结构(120)的裸露表面顺序形成层叠的界面氧化层(50)、铁电层(60)和栅极(80),以及,所述制备方法还包括以下步骤:在所述第一区域和所述第三区域中形成源/漏极(40),所述源/漏极(40)与所述纳米线结构(120)的两端连接。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:S11,在衬底(10)上形成鳍结构(110),所述鳍结构(110)的两侧具有相对的凹槽;S12,将所述鳍结构(110)氧化,其中所述凹槽对应的所述鳍结构(110)的位置被完全氧化以使所述鳍结构(110)形成独立的所述第一鳍体(111)和第二鳍体(112),所述第一鳍体(111)位于所述第二鳍体(112)远离所述衬底(10)的一侧;S13,在所述衬底(10)上沉积绝缘材料,以形成覆盖所述第一鳍体(111)和所述第二鳍体(112)的第一隔离层(30);S14,对所述第一隔离层(30)进行平坦化处理,以使所述第一隔离层(30)与所述第一鳍体(111)的上表面齐平。3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S11包括以下过程:S111,在所述衬底(10)上顺序形成第二隔离层(210)、牺牲层(220)和掩膜层(230);S112,采用图形化工艺去除部分所述牺牲层(220)和所述掩膜层(230),以使部分所述第二隔离层(210)表面裸露;S113,去除剩余的所述掩膜层(230),并在所述第二隔离层(210)上形成覆盖于所述牺牲层(220)两侧的第一侧墙(240);S114,去除剩余的所述牺牲层(220),并以所述第一侧墙(240)为掩膜去除部分所述第二隔离层(210)和部分所述衬底(10),与所述第一侧墙(240)对应的部分所述衬底(10)凸起形成所述鳍结构(110),同时所述鳍结构(110)的两侧形成有所述凹槽,所述凹槽由所述鳍结构(110)的1/3高度处延伸至2/3高度处。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,形成所述鳍结构(110)的过程包括:采用各向异性刻蚀工艺去除部分所述第二隔离层(210)和部分所述衬底(10),以使剩余的所述衬底(10)具有凸起结构;采用各向同性刻蚀工艺在所述凸起结构的两侧形成所述凹槽;采用各向异性刻蚀工艺去除位于所述凹槽下方的部分所述衬底(10),以形成具有所述凹槽的所述鳍结构(110)。5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S1与所述步骤S2之间,所述制备方法还包括以下步骤:从所述第一隔离层(30)的表面开始刻蚀去除部分所述第一隔离层(30),以使部分所述第一鳍体(111)裸露;在剩余的所述第一隔离层(30)上形成跨部分所述第一鳍体(111)的假栅堆叠,并在所述假栅堆叠的两侧形成跨部分所述第一鳍体(111)的第二侧墙;去除所述假栅堆叠,位于所述第二侧墙之间的部分所述第一鳍体(111)为所述第二区域。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在去除所述假栅堆叠的步骤之前,在所述第一区域和所述第三区域中形成所述源/漏极(40)...
【专利技术属性】
技术研发人员:张青竹,张兆浩,殷华湘,顾世海,徐忍忍,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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