纳米线晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米线晶体管及其制备方法，包括：在衬底形成相互堆叠的牺牲层和纳米线；形成伪栅，伪栅位于堆叠的牺牲层和纳米线上方；除去相邻伪栅之间的牺牲层与纳米线，以形成源/漏区域；形成隔离结构，隔离结构位于源/漏区域底部的衬底表面，以隔离源/漏区域和衬底；和在源/漏区域内形成源/漏极，源/漏极位于隔离结构上方，且与相邻的纳米线的侧面接触。隔离结构对源/漏极和衬底进行隔离，避免两者之间发生电流泄露的现象。同时，栅极结构与源/漏极之间存在内部侧墙，解决了源/漏极与栅极结构之间寄生电容过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
纳米线晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种纳米线晶体管及其制备方法。
技术介绍
一直以来，缩小晶体管尺寸、提高集成电路的集成度是半导体行业永恒追求的主题。从FinFET(鳍式晶体管)到NWFET(纳米线电晶体)，栅极的物理尺寸不断减小。在NWFET中，栅极厚度以及源/漏区宽度比较小，这有效地增强了栅极的调控功能。但是，自身尺寸的减小容易产生寄生电容，影响晶体管的性能。目前，为了解决这一问题，研究者提出了在栅极底部形成侧墙的技术方案，切断寄生晶体管电流的通路，改善了NWFET的直流特性。但是，目前在现有技术中，NWFET纳米线晶体管源/漏极与衬底直接接触，两者之间没有进行有效的隔离。当纳米线晶体管工作时，纳米线晶体管源/漏极与衬底接触的地方容易发生漏电现象。因此，现有技术亟需一种能实现衬底与纳米线晶体管源/漏极之间形成电学隔离，减少漏电的方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种纳米线晶体管及其制备方法，实现了源/漏极与衬底之间的电学隔离，又减小了纳米线晶体管底部栅极与源/漏极之间过大的电容。在本专利技术提供一种纳米线晶体管，包括：设置于衬底上的栅极结构；源/漏极，源/漏极位于栅极结构的两侧；纳米线，纳米线设置于栅极结构内部，纳米线的两侧面均与源/漏极接触；和隔离结构，隔离结构形成于衬底与源/漏极之间，以隔离衬底和源/漏极。根据本专利技术的一个方面，纳米线个数为1个或多个，当纳米线为多个时，多个纳米线纵向间隔分布在栅极结构内部。根据本专利技术的一个方面，隔离结构覆盖源/漏极下方的衬底，以使源/漏极不与衬底接触。根据本专利技术的一个方面，隔离结构两侧面的最高点低于最底部纳米线的顶部表面。根据本专利技术的一个方面，隔离结构两侧面的最高点不高于最底部纳米线的底部表面。根据本专利技术的一个方面，隔离结构包括：侧壁隔离结构和底部隔离结构，其中，侧壁隔离结构位于隔离结构的两侧，底部隔离结构位于侧壁隔离结构之间，且与侧壁隔离结构相接触。根据本专利技术的一个方面，隔离结构的两侧面分别为侧壁隔离结构的与底部隔离结构非接触的两个侧面。根据本专利技术的一个方面，侧壁隔离结构为侧壁侧墙，底部隔离结构为底部侧墙根据本专利技术的一个方面，侧壁隔离结构和底部隔离结构的材料相同，为SiO2、SiN、SiON、SiOCN中的一种或多种。根据本专利技术的一个方面，还包括：内部侧墙，内部侧墙位于源/漏极和与纳米线的底部表面相接触的栅极结构之间。根据本专利技术的一个方面，栅极结构包括：栅极和覆盖栅极表面的栅介质层。根据本专利技术的一个方面，还包括：保护结构，保护结构覆盖最顶部的纳米线的顶部表面。根据本专利技术的一个方面，还包括：第一侧墙，第一侧墙覆盖保护结构上方的栅极结构的两侧壁；第一介电层，第一介电层覆盖源/漏极；第二介电层，第二介电层覆盖栅极结构、第一介电层和第一侧墙表面；和金属线，金属线贯穿第二介电层、并与栅极结构接触。本专利技术还公开了一种纳米线晶体管的制备方法，包括：在衬底形成相互堆叠的牺牲层和纳米线；形成伪栅，伪栅位于堆叠的牺牲层和纳米线上方；除去相邻伪栅之间的牺牲层与纳米线，以形成源/漏区域；形成隔离结构，隔离结构位于源/漏区域底部的衬底表面，以隔离源/漏区域和衬底；和在源/漏区域内形成源/漏极，源/漏极位于隔离结构上方，且与相邻的纳米线的侧面接触。根据本专利技术的一个方面，最底部的牺牲层与衬底表面接触，最底部纳米线不与衬底接触。根据本专利技术的一个方面，堆叠的纳米线的个数为1个或多个。根据本专利技术的一个方面，隔离结构覆盖源/漏区域下方的衬底。根据本专利技术的一个方面，形成的隔离结构包括：形成侧壁隔离结构和底部隔离结构，侧壁隔离结构位于底部隔离结构的两侧，形成的底部隔离结构位于侧壁隔离结构之间，且与侧壁隔离结构相接触。根据本专利技术的一个方面，形成侧壁隔离结构和底部隔离结构的步骤包括：形成第二侧墙，第二侧墙覆盖源/漏区域两侧的伪栅侧面、纳米线侧面、牺牲层侧面以及源/漏区域底部衬底表面；形成覆盖源/漏区域底部第二侧墙表面的介质层，介质层的顶部表面低于最底部的纳米线的顶部表面，且高于最底部的牺牲层的底部表面；和除去源/漏区域两侧的部分第二侧墙，使源/漏区域两侧余下的第二侧墙的顶部表面与介质层的顶部表面平齐，以形成侧壁侧墙与底部侧墙，其中，源/漏区域两侧余下的第二侧墙为侧壁侧墙，且侧壁侧墙为侧壁隔离结构，位于介质层底部的第二侧墙为底部侧墙，且底部侧墙为底部隔离结构。根据本专利技术的一个方面，隔离结构两侧面的最高点低于最底部纳米线的顶部表面。根据本专利技术的一个方面，隔离结构两侧面的最高点不高于最底部纳米线的底部表面。根据本专利技术的一个方面，隔离结构的两侧面分别为侧壁隔离结构的与底部隔离结构非接触的侧面。根据本专利技术的一个方面，侧壁隔离结构为侧壁侧墙，底部隔离结构为底部侧墙。根据本专利技术的一个方面，侧壁隔离结构与底部隔离结构的材料相同，为SiO2、SiN、SiC、SiOCN中的一种或多种。根据本专利技术的一个方面，还包括：在形成第二侧墙之前，除去部分牺牲层，以在每层牺牲层的两侧形成开口；和形成第二侧墙时，填充每个开口以形成内部侧墙。根据本专利技术的一个方面，开口的深度范围为2nm～20nm。根据本专利技术的一个方面，在形成源/漏极之后，还包括：形成覆盖源/漏极的第一介电层；除去伪栅和牺牲层，以形成沟槽；和在沟槽内形成栅极结构。根据本专利技术的一个方面，在形成栅极结构之后，还包括：形成覆盖栅极结构和第一介电层的第二介电层；和形成贯穿第二介电层的金属线，金属线与栅极结构接触。根据本专利技术的一个方面，形成伪栅之前，还包括：形成保护结构，保护结构覆盖堆叠的牺牲层与纳米线的顶部表面。根据本专利技术的一个方面，在形成伪栅之后，在形成隔离结构之前，还包括：形成覆盖伪栅两侧壁的第一侧墙。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具备的优点如下：由于本专利技术实施例的纳米线晶体管内具有隔离结构，隔离结构位于衬底与源/漏极之间，以隔离衬底和源/漏极。隔离结构的目的在于对源/漏极和衬底进行隔离，消除源/漏极和衬底之间电流的泄漏。进一步的，隔离结构两侧面的最高点低于最底部纳米线的底部表面。这样的位置分布可有效防止底部阻挡层顶部表面过高而增大纳米线晶体管内部的寄生电阻，从而更好的提高纳米线晶体管的性能。进一步的，纳米线晶体管内还包括内部侧墙，内部侧墙位于源/漏极和与纳米线的底部表面相接触的栅极结构之间。可起到隔离源/漏极与栅极结构的作用。本专利技术的实施例在形成纳米线晶体管时形成有隔离结构，隔离结构位于隔离结构位于源/漏区域底部的衬底表面，以隔离源/漏区域和衬底。形成隔离结构的目的在于后续对源/漏极和衬底进行隔离，消除源/漏极和衬底之间电流的泄漏。进一步的，形成覆盖源/漏区域底部第二侧墙表面的介质层，介质层的顶部表面低于最底部的纳米线的顶部表面，且高于与衬底相接触的牺牲层的底部表面。形成介质层的目的是为后续刻蚀除去部分第二侧墙提供刻蚀终止位置，使侧壁侧墙的顶部表面也位于同样的位置。进一步的，侧壁隔离结构与底部隔离结构非接触侧面的最高点不高于与衬底接触的牺牲层的顶部表面。限制侧壁隔离结构顶部表面的高度是为了避免表面过高，促进源/漏极与沟道的导通，进而达到更好的效果。进一步的，在形成第二侧墙之前，除去部分牺牲层，以在每层牺牲层的两侧形成开口；形成第二侧墙时，填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米线晶体管，其特征在于，包括：设置于衬底上的栅极结构；源/漏极，所述源/漏极位于所述栅极结构的两侧；纳米线，所述纳米线设置于所述栅极结构内部，所述纳米线的两侧面均与所述源/漏极接触；和隔离结构，所述隔离结构形成于所述衬底与所述源/漏极之间，以隔离所述衬底和所述源/漏极。

【技术特征摘要】
1.一种纳米线晶体管，其特征在于，包括：设置于衬底上的栅极结构；源/漏极，所述源/漏极位于所述栅极结构的两侧；纳米线，所述纳米线设置于所述栅极结构内部，所述纳米线的两侧面均与所述源/漏极接触；和隔离结构，所述隔离结构形成于所述衬底与所述源/漏极之间，以隔离所述衬底和所述源/漏极。2.根据权利要求1所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述纳米线个数为1个或多个，当所述纳米线为多个时，所述多个纳米线纵向间隔分布在所述栅极结构内部。3.根据权利要求1所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述隔离结构覆盖所述源/漏极下方的所述衬底，以使所述源/漏极不与所述衬底接触。4.根据权利要求3所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述隔离结构两侧面的最高点低于最底部所述纳米线的顶部表面。5.根据权利要求4所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述隔离结构两侧面的最高点不高于最底部所述纳米线的底部表面。6.根据权利要求4所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述隔离结构包括：侧壁隔离结构和底部隔离结构，其中，所述侧壁隔离结构位于所述隔离结构的两侧，所述底部隔离结构位于所述侧壁隔离结构之间，且与所述侧壁隔离结构相接触。7.根据权利要求6所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述隔离结构的两侧面分别为所述侧壁隔离结构的与所述底部隔离结构非接触的侧面。8.根据权利要求6所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述侧壁隔离结构为侧壁侧墙，所述底部隔离结构为底部侧墙。9.根据权利要求8所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述侧壁隔离结构和所述底部隔离结构的材料相同，为SiO2、SiN、SiON、SiOCN中的一种或多种。10.根据权利要求1所述的纳米线晶体管，其特征在于，还包括：内部侧墙，所述内部侧墙位于所述源/漏极和与所述纳米线的底部表面相接触的所述栅极结构之间。11.根据权利要求1所述的纳米线晶体管，其特征在于，所述栅极结构包括：栅极和覆盖所述栅极表面的栅介质层。12.根据权利要求1所述的纳米线晶体管，其特征在于，还包括：保护结构，所述保护结构覆盖最顶部的所述纳米线的顶部表面。13.根据权利要求12所述的纳米线晶体管，其特征在于，还包括：第一侧墙，所述第一侧墙覆盖所述保护结构上方的所述栅极结构的两侧壁；第一介电层，所述第一介电层覆盖所述源/漏极；第二介电层，所述第二介电层覆盖所述栅极结构、所述第一介电层和所述第一侧墙表面；和金属线，所述金属线贯穿所述第二介电层、并与所述栅极结构接触。14.一种纳米线晶体管的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上形成相互堆叠的牺牲层和纳米线；形成伪栅，所述伪栅位于所述堆叠的所述牺牲层和所述纳米线上方；除去相邻所述伪栅之间的所述牺牲层与所述纳米线，以形成源/漏区域；形成隔离结构，所述隔离结构位于所述源/漏区域底部的所述衬底表面，以隔离所述源/漏区域和所述衬底；和在所述源/漏区域内形成源/漏极，所述源/漏极位于所述隔离结构上方，且与相邻的所述纳米线的侧面接触。15.根据权利要求14所述的纳米线晶体管的制备方法，其特征在于，最底部的所述牺牲层与所述衬底的表面接触，最底部的纳米线不与所述衬底接触。16.根据权利要求14所述的纳米线晶体管的制备方法，其特征在于，堆叠的所述纳米线的个数为1个或多个。17.根据权利要求14所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐粕人，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31