[发明专利]一种无结场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种结合垂直沟道和无结结构的环栅场效应晶体管，其特征是，包括一个垂直方向的环状半导体沟道(4)，一个环状栅电极(6)，一个环状栅介质层(5)，一个源区(2)，一个漏区(3)，一个半导体衬底(1)；其中，源区(2)位于垂直沟道(4)的底部，与衬底(1)相接，漏区(3)位于垂直沟道(4)的顶部，栅介质层(5)和栅电极(6)呈环状围绕住垂直沟道(4)；源区(2)和漏区(3)与沟道(4)采用相同类型和浓度的杂质掺杂。

2.如权利要求1所述的环栅场效应晶体管，其特征是，所述掺杂杂质浓度为10¹⁹-10²⁰cm^-3。

3.权利要求1所述的环栅场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

(1)在半导体衬底上通过半导体线条应力限制氢化或氧化工艺获取垂直纳米线；

(2)对纳米线进行杂质注入；

(3)衬底上高密度等离子体淀积介质，厚度等于源区设计长度；

(4)在纳米线上淀积HKMG层，并形成栅极引线；

(5)沉积介质至将栅电极覆盖，此时沉积的介质厚度对应于场效应晶体管器件的设计栅长；

(6)选择性腐蚀High-K栅介质及栅电极层至漏极纳米线漏出；

(7)最后进入常规CMOS后道工序，包括淀积钝化层、开接触孔以及金属化，即可制得所述的场效应晶体管。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中的半导体衬底材料选自Si、Ge、SiGe、GaAs或其他II-VI，III-V和IV-IV族的二元或三元化合物半导体、绝缘体上的硅或绝缘体上的锗。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中的杂质材料，选自V族n型杂质或III族p型杂质。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中的杂质材料为磷、砷、硼或镓。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述步骤(3)、(5)中的介质材料选自二氧化硅、二氧化铪或氮化铪。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中的High-K栅介质与金属栅组合层材料选自组合HfO₂/TiN。