[发明专利]纳米线晶体管及其制作方法

说明书

一种纳米线晶体管及其制作方法，该纳米线晶体管包括：半导体线、半导体层、源极和漏极。半导体线包括第一半导体材料并且包括源区、漏区和沟道区，沿所述半导体线的轴向方向，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；半导体层包括第二半导体材料并且包覆所述半导体线的沟道区；所述源极位于所述半导体线的源区内并与所述半导体线的源区直接接触，所述漏极位于所述半导体线的漏区内并与所述半导体线的漏区直接接触。在该纳米线晶体管中，由于源极和漏极与半导体线直接接触，栅极电场对沟道的控制作用得到加强，从而避免或减小栅致漏极泄漏电流，有利于提高纳米线晶体管的开关态电流比。

技术领域

本公开至少一实施例涉及一种纳米线晶体管及其制作方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的缩小，传统体硅或平面MOSFET器件遇到了不断严重的短沟道效应以及亚阈值摆幅退化，为了应对这种挑战，环栅纳米线晶体管成为下一代有潜力的候选者之一。锗材料由于具有更高的迁移率以及与现代CMOS硅工艺良好的兼容性，锗芯硅壳结构纳米线晶体管得到了越来越多的注意。基于芯壳结构，应变效应及能带工程得以引入，不仅有利于提高载流子输运特性，而且在化学传感器，隧道场效应晶体管，量子点方面都有潜在的应用。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种纳米线晶体管，该纳米线晶体管包括：半导体线、半导体层、源极和漏极。半导体线包括第一半导体材料并且包括源区、漏区和沟道区，沿所述半导体线的轴向方向，所述沟道区位于所述源区和所述漏区之间；半导体层包括第二半导体材料并且包覆所述半导体线的沟道区；所述源极位于所述半导体线的源区内并与所述半导体线的源区直接接触，所述漏极位于所述半导体线的漏区内并与所述半导体线的漏区直接接触。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，在与所述半导体线的轴向方向垂直的方向上，所述源极和所述漏极均与所述半导体层不重叠。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述源极包覆所述半导体线的至少部分源区；所述漏极包覆所述半导体线的至少部分漏区。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述半导体层包覆所述半导体线的源区和漏区；所述半导体层的位于所述源区的部分包括贯穿所述半导体层的第一过孔，所述半导体层的位于所述漏区的部分包括贯穿所述半导体层的第二过孔；所述源极通过所述过孔与所述半导体线的源区直接接触；所述漏极通过所述过孔与所述半导体线的漏区直接接触。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述半导体层包覆所述半导体线的源区和漏区；所述半导体层的位于所述源区的部分包括贯穿所述半导体层且环绕所述半导体线的第一凹槽，所述半导体层的位于所述漏区的部分包括贯穿所述半导体层且环绕所述半导体线的第二凹槽；所述源极通过所述第一凹槽与所述半导体线的源区直接接触；所述漏极通过所述第二凹槽与所述半导体线的漏区直接接触。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述沟道区的长度为所述半导体层的沿所述半导体线的轴向方向的长度。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管还包括栅氧化层和栅极。栅氧化层包覆所述半导体层；栅极包覆所述栅氧化层，沿所述半导体线的轴向方向，所述半导体层的两端突出于所述栅氧化层和所述栅极；或者，沿所述半导体线的轴向方向，所述半导体层的两端分别与所述栅极的两端齐平。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，在与所述半导体线的轴向方向垂直的方向上，所述源极与所述栅氧化层不重叠且所述漏极与所述栅氧化层不重叠；在与所述半导体线的轴向方向垂直的方向上，所述源极与所述栅极不重叠且所述漏极与所述所栅极不重叠。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述第一半导体材料的晶格常数大于所述第二半导体材料的晶格常数。

例如，本公开一实施例提供的纳米线晶体管中，所述第一半导体材料为锗或锗硅，且所述第二半导体材料为硅。