[发明专利]一种纳米片场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米片场效应晶体管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上交替沉积牺牲层及纳米片层，在所述牺牲层和所述纳米片层中形成绝缘隔离结构，所述绝缘隔离结构将所述牺牲层及所述纳米片层隔离成相互间隔的垂直于所述半导体衬底的柱状结构；

对所述绝缘隔离结构进行图形化，并形成垂直于所述半导体衬底的至少一个牺牲栅极；

在所述牺牲栅极的两侧外延形成沿第一方向延伸的源/漏极；

干法刻蚀去除所述牺牲栅极以及所述纳米片之间的所述牺牲层；

刻蚀与所述纳米片接触一侧的所述绝缘隔离结构，以在所述绝缘隔离结构与所述纳米片之间形成支撑所述纳米片的绝缘隔离结构支撑部；

在所述纳米片、所述绝缘隔离结构支撑部及形成所述绝缘隔离结构支撑部的所述绝缘隔离结构形成的空隙中形成栅极结构；

其中，干法刻蚀去除所述牺牲层以及刻蚀与所述纳米片接触一侧的所述绝缘隔离结构形成所述绝缘隔离结构支撑部的步骤在同一设备中进行。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一方向上，所述牺牲栅极及所述绝缘隔离结构形成在所述柱状结构的两侧。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述牺牲栅极包括以下步骤：

对所述绝缘隔离结构进行图形化，形成至少一个栅极开口；

在所述栅极开口的底部及侧壁沉积绝缘牺牲层；

在所述绝缘牺牲层上填充栅极牺牲材料，形成所述牺牲栅极；

在所述第一方向上，所述栅极开口及所述绝缘隔离结构形成在所述牺牲层及所述纳米片层的所述柱状结构的两侧。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述牺牲栅极的两侧外延形成沿第一方向延伸的源/漏极包括以下步骤：

在所述牺牲栅极上方形成沿第一方向延伸的掩模层，所述掩模层覆盖所述牺牲栅极及其两侧的所述牺牲层及所述纳米片层的所述柱状结构和所述绝缘隔离结构；

沿所述掩模层刻蚀所述绝缘隔离结构至露出所述半导体衬底的表面，形成沿第一方向延伸的伪栅极；

在所述伪栅极的侧壁上形成间隔件；

在所述伪栅极之间外延形成所述源/漏极。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，干法刻蚀去除所述牺牲层、刻蚀与所述纳米片层接触的一侧的所述绝缘隔离结构形成所述绝缘隔离结构支撑部以及形成栅极结构的步骤在同一设备中进行。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述纳米片、所述绝缘隔离结构支撑部及形成所述绝缘隔离结构支撑部的所述绝缘隔离结构形成的空隙中形成所述栅极结构的步骤还包括：

在所述纳米片的表面及侧壁、所述绝缘隔离结构支撑部的表面及形成所述绝缘隔离结构支撑部的所述绝缘隔离结构的侧壁上形成栅绝缘层；

在所述栅绝缘层之间的空隙中填充导电材料，形成金属栅极。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述牺牲层包括SiGe，所述纳米片层包括Si，所述绝缘隔离结构包括SiO₂。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米片的高度小于等于10nm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，利用等离子体刻蚀完成去除所述牺牲层及刻蚀所述绝缘隔离结构的步骤，去除所述牺牲层采用的气体包括HF、O₂或Ar，反应温度介于50℃～100℃，各向同性刻蚀所述沟槽结构所采用的气体包括HF或Ar。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述栅绝缘层包括氧化物绝缘层。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物绝缘层包括SiO₂、HfO、AlO、ZrO、TiO及其中任意两种或多种氧化物的组合中的任意一种。