[发明专利]晶体管及其制造方法

说明书

本申请公开了一种晶体管及其制造方法，主要包括：在衬底上形成碳纳米管；在碳纳米管上形成栅叠层结构；形成覆盖栅叠层结构的侧墙；形成至少覆盖侧墙的牺牲层；形成覆盖碳纳米管与牺牲层的金属层，部分位于源漏区域的金属层作为与碳纳米管接触的电接触；去除金属层的一部分以暴露牺牲层；以及去除牺牲层以暴露侧墙。在该制造方法中，当形成金属层时，金属层将会直接覆盖在牺牲层与碳纳米管上，经过牺牲层的隔离，避免了侧墙与金属层直接接触，通过去除牺牲层将覆盖在牺牲层上的金属层与器件分离，形成了源漏接触结构，以便源漏金属能够有效地与碳纳米管产生良好的浸润性，实现低电阻的欧姆接触。

技术领域

本公开涉及半导体集成电路器件制造领域，更具体地，涉及一种晶体管及其制造方法。

背景技术

随着半导体技术向下持续微缩到3nm以下技术节点，硅基集成电路极有可能会达到硅材料以及物理量子力学的极限。微电子学的继续发展，迫切需要寻找新的更有潜力和优势的材料来代替硅材料，突破摩尔定律的极限。碳纳米管(CNT)优异的电学、热学、机械特性和化学稳定性以及独特的一维纳米结构，使其成为应用在微纳电子器件中的理想功能材料。与传统硅基电子器件相比，碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)具有高速、低功耗等方面的优点，被认为是未来最佳的构建场效应晶体管的沟道材料之一。

与主流的硅基半导体技术相比，制造碳纳米管器件最大的困难之一便在于如何有效地形成源漏电极。对于硅基器件而言，源漏金属经过退火可以与硅衬底形成硅化物材料，经过后续的湿法清洗工艺将侧墙表面上沉积的源漏金属去除掉。而对于碳纳米管器件来说，源漏金属难以与碳纳米管形成良好的合金接触，由此表现出与侧墙上金属类似的特征。因此，巨大的困难是如何高选择性地去除侧墙侧壁表面沉积的金属材料，最大限度的降低寄生电容影响，这是碳纳米管器件制造过程中面临的最大挑战之一。

在现有技术中，主要是通过在碳纳米管上先形成栅极叠层结构，然后沉积和刻蚀形成侧墙结构，再在整个晶圆表面上沉积相应的源漏金属材料。然后，结合光刻和合适的刻蚀去除侧墙表面上的金属，但这会因为光刻工艺的精准度不够而导致对准偏差问题，使得无法精确获得可控的源漏接触区，即这是一种非自对准的形成技术，会对后续的一系列工艺带来不可控的隐患。特别是随着器件尺寸的逐步缩小，对准偏差相比栅极线条尺寸的大小越来越不能忽视。因此，必须进一步改进碳纳米管器件源漏接触的制造工艺，减小去除侧墙上金属层的难度，从而形成精确的自对准的源漏接触电极，实现良好的欧姆接触。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种晶体管及其制造方法，在形成金属层时，利用牺牲层保护侧墙，使得侧墙表面不被金属层覆盖，避免了侧墙与金属层直接接触。

根据本发明的一方面，提供了一种晶体管的制造方法，包括：在衬底上形成碳纳米管；在所述碳纳米管上形成栅叠层结构；形成覆盖所述栅叠层结构的侧壁的侧墙；形成至少覆盖所述侧墙的牺牲层；形成覆盖所述碳纳米管与所述牺牲层的金属层，部分位于源漏区域的所述金属层作为与所述碳纳米管接触的电接触；采用湿法或干法刻蚀工艺去除所述金属层的一部分以暴露所述牺牲层；以及采用湿法或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层以暴露所述侧墙，其中，当采用湿法或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层时，所述牺牲层相比于所述碳纳米管、所述栅叠层结构、所述侧墙以及所述电接触具有预定选择比。

优选地，去除所述牺牲层的步骤包括：采用溶液溶解所述牺牲层，其中，覆盖所述牺牲层的金属层进入所述溶液中。

优选地，所述溶液溶解所述牺牲层的速率大于溶解所述金属层的速率。

优选地，所述溶液溶解所述牺牲层的速率大于溶解所述侧墙与所述栅叠层结构的速率。

优选地，去除所述金属层的步骤包括刻蚀或腐蚀所述金属层，并停止在所述牺牲层表面。

优选地，覆盖所述碳纳米管的金属层的厚度大于至少部分覆盖所述牺牲层的金属层的厚度，控制反应参数，使得刻蚀或腐蚀在暴露所述牺牲层时停止。