【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体管领域，特别涉及一种纳米片环栅晶体管及其制备方法。
技术介绍
1、随着技术节点缩小到3nm，finfet器件面临的短沟道效应、器件性能下降、工艺可靠性降低等问题变得不可忽视。垂直堆叠的纳米片环栅晶体管(gaa-fet)被视为最有前景的器件结构。
2、在gaa-fet器件的传统制备过程中往往要外延sige与si的交替堆叠层，其中，si为最终的纳米片沟道(ns沟道)，sige作为牺牲层。由于si的载流子迁移率和导热系数较低，因此限制了器件的电子传输速度和散热性。
3、为此，提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种纳米片环栅晶体管及其制备方法，以解决硅纳米片沟道载流子迁移率和导热系数低的问题。
2、为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术的第一方面提供了一种纳米片环栅晶体管，其包括：
4、表面具有浅沟槽隔离结构的衬底；
5、设置于所述衬底上方的纳米片堆栈部，其中，所述纳米片堆栈部包括多个纳米片形成的叠层，所述纳米片形成的叠层构成多个导电沟道，所述纳米片为石墨烯纳米片；
6、环绕式栅极，其环绕所述纳米片堆栈部；
7、源漏区，位于所述纳米片堆栈部的相对的两侧，所述源漏区与环绕式栅极之间设置有侧墙。
8、石墨烯是一种二维单碳原子层材料，碳原子以二维蜂窝或六方晶格形式组成晶体结构，其具有极高的导电性载流子迁移率，迁移率超
9、进一步地，所述衬底为碳化硅衬底。相比硅而言，碳化硅具有较好的导热性能，作为器件衬底可以有效提升器件的散热性能。
10、本专利技术的第二方面提供了一种纳米片环栅晶体管的制备方法，其包括：
11、提供衬底；
12、形成硅层：在所述衬底表面形成硅层；
13、形成石墨烯层：在硅层上形成碳化硅层，然后用热分解法使碳化硅层中的硅原子蒸发，形成石墨烯层；
14、重复所述形成硅层的步骤和形成所述石墨烯层的步骤，以形成硅层和石墨烯层交替层叠的叠层；
15、刻蚀所述叠层以及所述衬底的部分厚度，形成鳍；
16、在所述衬底上形成第一介质层，作为鳍之间的浅沟槽隔离层；
17、在所述鳍上形成假栅，在所述假栅的侧壁上形成第一侧墙；
18、刻蚀鳍中的叠层，释放出待形成源漏的凹槽；
19、在鳍中的叠层的侧壁形成第二侧墙；
20、在所述凹槽外延半导体材料，形成源漏；
21、去除假栅；
22、刻蚀掉所述叠层中的硅层，实现纳米片沟道释放，所述纳米片形成的叠层构成多个导电沟道；
23、形成环绕式栅极，其环绕所述纳米片形成的叠层。
24、本专利技术利用先生长碳化硅后热分解生产石墨烯的方式得到石墨烯层，解决了石墨烯制备及转移困难的问题。
25、进一步地，所述衬底为碳化硅衬底。碳化硅相比硅而言具有更好的导热性能，作为器件衬底可以有效提升器件的散热性能。
26、进一步地，所述热分解法的加热温度为1200～1400℃。相比碳，硅的蒸汽压要大得多，温度升高到上述范围时时，sic中的si原子便会逸出，而剩余的处于高能状态的碳原子将以最低能量状态的sp2杂化方式重新排列，形成石墨烯。
27、进一步地，所述热分解法的加热温度为1300～1400℃。
28、进一步地，所述刻蚀掉所述叠层中的硅层的方法包括：使用tmah溶液刻蚀。
29、tmah溶液是由四甲基氨基溴化钠(tmah)和水组成的碱性溶液，对硅具有很好的各向同性刻蚀效果，且对石墨烯及sic具有很高的选择比。
30、进一步地，所述第一侧墙为氮化硅，和/或，所述第二侧墙为氮化硅。
31、进一步地，采用分子束外延法形成所述硅层。
32、进一步地，形成环绕式栅极之后还包括：沉积层间介质，进行互联。
33、综上，与现有技术相比，本专利技术达到了以下技术效果：
34、(1)利用石墨烯作为纳米片沟道，可以发挥载流子迁移率高、导热性能好的优势，提高晶体管的电子传输速率。
35、(2)利用先生长碳化硅后热分解生产石墨烯的方式得到石墨烯层，解决了石墨烯制备及转移困难的问题。
36、(3)利用碳化硅的高导热性作为衬底，提高了晶体管的散热性能。
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1.一种纳米片环栅晶体管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的纳米片环栅晶体管，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底。
3.一种纳米片环栅晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热分解法的加热温度为1200～1400℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热分解法的加热温度为1300～1400℃。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀掉所述叠层中的硅层的方法包括：使用TMAH溶液刻蚀。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一侧墙为氮化硅，和/或，所述第二侧墙为氮化硅。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用分子束外延法形成所述硅层。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成环绕式栅极之后还包括：沉积层间介质，进行互联。
【技术特征摘要】
1.一种纳米片环栅晶体管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的纳米片环栅晶体管，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底。
3.一种纳米片环栅晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热分解法的加热温度为1200～1400℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热分解法的加...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，王鹏，桑冠荞，蒋任婕，张航，张青竹，殷华湘，罗军，
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：
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