[发明专利]垂直堆叠的环栅纳米线晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种垂直堆叠的环栅纳米线晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，提供表面设置有沟道层（30）、第一牺牲层（20）和掩膜层（40）的衬底（10），所述第一牺牲层（20）与所述沟道层（30）沿远离所述衬底（10）的方向依次交替层叠设置，所述掩膜层（40）设置在最外侧的所述第一牺牲层（20）上；

S2，从各所述第一牺牲层（20）的裸露表面开始向内进行刻蚀，使所述第一牺牲层（20）的具有所述裸露表面的两端相对于所述沟道层（30）向内凹入形成凹口（220），并在所述凹口（220）中填充介电材料；

S3，使所述凹口（220）中填充的所述介电材料形成第二牺牲层（50），且所述沟道层（30）与所述第二牺牲层（50）沿垂直于所述衬底（10）表面的方向交替层叠设置；

S4，刻蚀部分所述沟道层（30）和部分所述第二牺牲层（50），形成与所述衬底（10）连通的多个相互隔离的第一沟槽，剩余的所述沟道层（30）形成纳米线阵列，并去除剩余的所述第二牺牲层（50），所述第二牺牲层（50）被去除形成的孔洞和各所述第一沟槽形成环绕所述纳米线阵列的第二沟槽；

S5，在所述第二沟槽的表面以及所述第二沟槽中所述纳米线阵列的表面设置栅氧层（80），所述栅氧层（80）构成的容纳空间中填充栅极材料，形成环绕所述纳米线阵列的栅堆叠结构；以及

S6，形成分别与所述纳米线阵列的两端连接的源极（110）和漏极（120），

所述步骤S2包括以下步骤：

S21，使所述第一牺牲层（20）的裸露表面发生自限制氧化反应形成牺牲氧化层，并刻蚀去除所述牺牲氧化层以形成所述凹口（220）；

S22，在所述衬底（10）上沉积介电材料以形成第二牺牲预备层（510），部分所述介电材料填充于所述凹口（220）中。

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包括以下过程：

S11，在所述衬底（10）表面依次交替形成第一牺牲预备层（210）和沟道预备层（310）；

S12，在与所述衬底（10）距离最大的所述第一牺牲预备层（210）表面形成掩膜预备层（410）；

S13，采用图形转移工艺去除所述掩膜预备层（410）的部分、各所述第一牺牲预备层（210）的部分和各所述沟道预备层（310）的部分，得到所述掩膜层（40）、所述沟道层（30）和所述第一牺牲层（20）。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在室温下使所述第一牺牲层（20）设置于含氧溶剂中，以使所述第一牺牲层（20）的裸露表面发生自限制氧化反应形成所述牺牲氧化层。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用湿法刻蚀工艺去除所述牺牲氧化层。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用氢氟酸溶液对所述牺牲氧化层进行湿法刻蚀。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31，向下刻蚀去除所述掩膜层（40）、所述第一牺牲层（20）以及部分所述沟道层（30），以形成与所述衬底（10）连通的第三沟槽（230）；

S32，在所述第三沟槽（230）中填充第一介电层（60）；

S33，所述第二牺牲预备层（510）具有未被所述第一介电层（60）覆盖的第一裸露表面，去除与所述第一裸露表面对应的部分所述第二牺牲预备层（510），以得到填充于所述凹口（220）中的所述第二牺牲层（50）。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：

S41，在所述衬底（10）上形成第二介电层（70），并使与最外侧的所述第二牺牲层（50）的表面与所述第二介电层（70）的表面齐平；

S42，采用图形转移工艺去除所述第二牺牲层（50）的部分和所述沟道层（30）的部分，以形成所述纳米线阵列和所述第一沟槽；以及

S43，去除剩余的所述第二牺牲层（50），以使各所述第一沟槽相互连通形成所述第二沟槽。