纳米片结构的制备方法和环栅式晶体管的制备方法

    专利查询2025-12-20  6


    本公开的实施例涉及一种纳米片结构的制备方法和环栅式晶体管的制备方法。


    背景技术:

    1、全环绕栅极(gate-all-around,gaa)技术被认为是后finfet(鳍式场效应晶体管)时代最可行的晶体管技术之一。为了应对器件尺寸微缩带来的非理想物理效应,晶体管器件架构从平面走向三维,gaafet(全环栅式场效应晶体管)通过在晶体管的沟道四周布置栅极,提高了对沟道的控制效率,有助于继续缩小工艺节点尺寸。

    2、与finfet技术相比,gaa技术允许晶体管承载更多电流,同时保持相对较小的尺寸,从而突破了finfet的性能限制。该工艺在解决5nm以下制程面临的一系列极端难题方面具有潜力,如材料极限、漏电以及物理结构搭建等。因此,gaa工艺有望成为未来半导体制造领域的主流技术之一。


    技术实现思路

    1、本公开至少一实施例提供一种纳米片结构的制备方法,该制备方法包括:提供纳米片基材,其中,所述纳米片基材包括衬底、设置在所述衬底上的第一材料层以及设置在所述第一材料层的远离所述衬底一侧的第二材料层,所述第一材料层具有第一侧壁,所述第二材料层具有第二侧壁;在所述第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模;以及通过所述第一掩模对所述第一侧壁进行刻蚀,以使所述第一侧壁相对于所述第二侧壁内缩,形成凹口。

    2、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,在所述第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模,包括:在所第一侧壁和所述第二侧壁上形成所述第一掩模的材料,控制所述第一掩模的材料在所述第一侧壁上的形成速度小于在所述第二侧壁上的形成速度,以使所述第一侧壁上形成的所述第一掩模的材料的厚度小于所述第二侧壁上形成的所述第一掩模的材料的厚度。

    3、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,在所述第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模,还包括:至少对所述第一侧壁上形成的所述第一掩模的材料进行刻蚀,以暴露所述第一侧壁,并在所述第二侧壁上形成所述第一掩模。

    4、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,在所第一侧壁和所述第二侧壁上形成所述第一掩模的材料,控制所述第一掩模的材料在所述第一侧壁上的形成速度小于在所述第二侧壁上的形成速度,包括:采用化学气相沉积的方法在所第一侧壁和所述第二侧壁上形成所述第一掩模的材料,并利用第一前驱体使所述第一掩模的材料在所述第一侧壁上的形成速度小于在所述第二侧壁上的形成速度。

    5、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,所述化学气相沉积包括亚大气压化学气相沉积,所述第一前驱体包括sih4。

    6、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,至少对所述第一侧壁上形成的所述第一掩模的材料进行刻蚀,包括:采用各向同性湿刻蚀法,利用第一刻蚀液对所述第一掩模的材料进行刻蚀,其中,所述第一刻蚀液对所述第一掩模的材料的刻蚀速率大于对所述第一材料层的材料的刻蚀速率。

    7、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,所述第一掩模的材料包括sinx,所述第一材料层的材料包括sige,所述第一刻蚀液包括hf。

    8、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,通过所述第一掩模对所述第一侧壁进行刻蚀,包括:采用干刻蚀法,利用第一刻蚀气体对所述第一侧壁进行刻蚀。

    9、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法还包括:去除所述第一掩模,以及在所述凹口填充第一绝缘材料,以使所述第二侧壁与所述第一绝缘材料的侧壁齐平。

    10、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,采用原子层沉积的方法在所述凹口填充第一绝缘材料。

    11、例如,本公开至少一实施例提供的制备方法中,所述纳米片基材包括多个所述第一材料层以及多个所述第二材料层,多个所述第一材料层和多个所述第二材料层交替设置在所述衬底上。

    12、本公开至少一实施例提供一种环栅式晶体管的制备方法,该制备方法包括:采用本公开实施例提供的纳米片结构的制备方法制备纳米片结构,对所述纳米片结构的第一材料层进行刻蚀,以去除所述第一材料层,形成镂空部,以及在所述镂空部填充栅极材料,以形成栅极。



    技术特征:

    1.一种纳米片结构的制备方法,包括:

    2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,在所述第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模,包括:

    3.根据权利要求2所述的制备方法,其中,在所述第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模,还包括:

    4.根据权利要求2所述的制备方法,其中,在所第一侧壁和所述第二侧壁上形成所述第一掩模的材料,控制所述第一掩模的材料在所述第一侧壁上的形成速度小于在所述第二侧壁上的形成速度,包括:

    5.根据权利要求4所述的制备方法,其中,所述化学气相沉积包括亚大气压化学气相沉积,所述第一前驱体包括sih4。

    6.根据权利要求3所述的制备方法,其中,至少对所述第一侧壁上形成的所述第一掩模的材料进行刻蚀,包括:

    7.根据权利要求6所述的制备方法,其中,所述第一掩模的材料包括sinx,所述第一材料层的材料包括sige,所述第一刻蚀液包括hf。

    8.根据权利要求1所述的制备方法,其中,通过所述第一掩模对所述第一侧壁进行刻蚀,包括:

    9.根据权利要求1所述的制备方法,还包括:

    10.根据权利要求9所述的制备方法,其中,采用原子层沉积的方法在所述凹口填充第一绝缘材料。

    11.根据权利要求1-10任一所述的制备方法,其中,所述纳米片基材包括多个所述第一材料层以及多个所述第二材料层,多个所述第一材料层和多个所述第二材料层交替设置在所述衬底上。

    12.一种环栅式晶体管的制备方法,包括:


    技术总结
    一种纳米片结构的制备方法和环栅式晶体管的制备方法。该纳米片结构的制备方法包括:提供纳米片基材,其中,纳米片基材包括衬底、设置在衬底上的第一材料层以及设置在第一材料层的远离衬底一侧的第二材料层,第一材料层具有第一侧壁,第二材料层具有第二侧壁;在第二侧壁上采用自对准的方式形成第一掩模;以及通过第一掩模对第一侧壁进行刻蚀,以使第一侧壁相对于第二侧壁内缩,形成凹口。该制备方法形成的纳米片结构中,第二材料层的第二侧壁形貌更均一,并且该制备方法无需增加额外光罩,成本较低且工艺友好。

    技术研发人员:唐建石,刘凯盟,高滨,吴华强,钱鹤
    受保护的技术使用者:清华大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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