[发明专利]全环绕闸极垂直贯穿式晶体管及其制备方法

说明书

本发明的实施例提供了一种全环绕闸极垂直贯穿式晶体管及其制备方法，涉及半导体技术领域。全环绕闸极垂直贯穿式晶体管包括基底、器件单元和闸极，其中，至少两个器件单元依次重叠设置在基底上，器件单元上开设有垂直于基底的过孔，过孔贯穿全部器件单元；闸极设置在过孔内、并与全部器件单元连接。这样，通过在多个重叠设置的器件单元上开设贯穿的过孔，并在过孔内一次性形成闸极，使闸极与全部器件单元连接，相当于全部器件单元共用一个闸极，或者说，闸极的某一段即可对一个器件单元进行控制，整个闸极可以控制多个器件单元，使闸极一次性形成，闸极上各个部位受到的负载相同，各个器件单元之间不会存在明显的电性差异。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种全环绕闸极垂直贯穿式晶体管及其制备方法。

背景技术

在先进的半导体制程中，鳍式场效应晶体管(Fin FET)一直是制程中的主要结构，但是在结构的不断微缩下，水平形式的闸极全环绕晶体管(Gate All Around FET，简称：GAAFET)已成为新一代技术主流，其不仅可以使尺寸进一步微缩，还可以使沟道从三面变成四面，使闸极的控制力提升。除了水平形式的GAAFET的技术之外，目前还有一种垂直形式的闸极全环绕晶体管，其纳米线沿垂直芯片的方向延伸，可以增加晶圆的利用率。

但是，目前使用的垂直形式的GAA FET器件中，在堆叠多组器件的形式(StackedGAAFET)中，并且，多组器件中的闸极需要重复制作。而且，多组器件中的闸极制作顺序不同，各自受到的负载(Thermal budget)也不同，可能导致器件之间出现明显的电性差异。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是：现有闸极全环绕晶体管中多个器件中的闸极制作顺序不同，各自受到的负载也不同，可能导致器件之间出现明显的电性差异。

为解决上述技术问题，本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种全环绕闸极垂直贯穿式晶体管，全环绕闸极垂直贯穿式晶体管包括基底、器件单元和闸极，其中，至少两个器件单元依次重叠设置在基底上，器件单元上开设有垂直于基底的过孔，过孔贯穿全部器件单元；闸极设置在过孔内、并与全部器件单元连接。

在可选的实施方式中，闸极包括纳米线和氧化层，其中，氧化层包裹在纳米线的外周面。

在可选的实施方式中，氧化层为二氧化硅。

在可选的实施方式中，过孔的数量为多个，多个过孔间隔排布。

在可选的实施方式中，器件单元包括隔绝层、汲极层、阱层和源极层，其中，隔绝层设置在基底上；汲极层设置在隔绝层上；阱层设置在汲极层上；源极层设置在阱层上。

第二方面，本发明提供一种全环绕闸极垂直贯穿式晶体管的制备方法，全环绕闸极垂直贯穿式晶体管的制备方法包括：在基底上形成至少两个依次重叠设置的器件单元；在器件单元上开设垂直于基底的过孔，过孔贯穿全部器件单元；在过孔内形成闸极，闸极与全部器件单元连接。

在可选的实施方式中，在过孔内形成闸极的步骤包括：在过孔内形成氧化层；在过孔内形成纳米线，使氧化层包裹在纳米线的外周面。

在可选的实施方式中，氧化层采用二氧化硅形成。

在可选的实施方式中，在器件单元上开设垂直于基底的过孔的步骤包括：采用曝光显影技术形成过孔。

在可选的实施方式中，在基底上形成至少两个依次重叠设置的器件单元的步骤包括：在基底上形成隔绝层；在隔绝层上形成汲极层；在汲极层上形成阱层；在阱层上形成源极层。