一种晶体管及其制造方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种晶体管及其制造方法。

背景技术：

1、树型晶体管(tree fet)在纳米结构的沟道区释放过程中保留了部分牺牲层作为tree fet器件的支撑结构，可以降低在纳米结构较宽情况下形成栅堆叠结构时的填充要求。并且，该支撑结构也可以作为导电沟道的一部分，实现对器件载流子迁移率和驱动电流的调控。

2、但是，现有的树型晶体管无法在降低源区与栅极之间、以及漏区与栅极之间的寄生电容的同时，提升自身的驱动性能，从而导致树型晶体管的工作性能不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶体管及其制造方法，用于在降低树型晶体管包括的源区和栅极之间、以及漏区与栅极之间的寄生电容的同时，提升自身的驱动性能。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种晶体管，该晶体管包括：半导体基底、有源结构、栅堆叠结构和隔离结构。

3、上述有源结构位于半导体基底上。有源结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。沟道区包括至少一层第一纳米结构和至少一层第二纳米结构。第一纳米结构和第二纳米结构的材料不同、且均分别与源区和漏区接触。每层第一纳米结构与半导体基底之间具有空隙。每层第二纳米结构位于相应空隙内。沿沟道区的宽度方向，每层第二纳米结构的至少一个侧壁相对于相应第一纳米结构的侧壁向内凹入，形成第一凹口。栅堆叠结构位于半导体基底上、且形成在沟道区的外周。隔离结构位于第一凹口内。隔离结构设置在栅堆叠结构与源区、以及栅堆叠结构与漏区之间。

4、采用上述技术方案的情况下，在有源结构中，沟道区包括材料不同的第一纳米结构和第二纳米结构。并且，每层第一纳米结构与半导体基底之间具有空隙。基于此，本发明提供的晶体管中沟道区包括的第一纳米结构类似于环栅晶体管中沟道区包括的悬设在半导体基底上的纳米结构。同时，每层第二纳米结构位于上述空隙内；且沿沟道区的宽度方向，每层第二纳米结构的至少一个侧壁相对于相应第一纳米结构的侧壁向内凹入。基于此，本发明提供的晶体管中沟道区包括的第二纳米结构类似于制造现有环栅晶体管过程中中位于栅极形成区内的牺牲层，且第二纳米结构的宽度小于该牺牲层的宽度。由此可见，本发明提供的晶体管与常规环栅晶体管的制造工艺所兼容，降低晶体管的制造难度。

5、另外，与现有树型晶体管中支撑结构分别于源区和漏区之间被内侧墙隔离开相比，本发明提供的晶体管中第一纳米结构和第二纳米结构均分别于源区和漏区接触，此时沟道区分别与源区和漏区的接触面积更大，可以降低沟道区的导通电阻，增大沟道区的导通电流，进而能够提升晶体管的驱动性能。

6、再者，本发明提供的晶体管还包括位于第一凹口内的隔离结构，该隔离结构为非导电结构。并且该隔离结构设置在栅堆叠结构与源区、以及栅堆叠结构与漏区之间。此时，源区和栅堆叠结构包括的栅极之间、以及漏区和栅堆叠结构包括的栅极之间不仅能够通过厚度较小的栅介质层隔离开，还能够通过隔离结构隔离开，从而可以降低源区和上述栅极之间、以及漏区与栅极之间的寄生电容，利于提升晶体管的交流特性。

7、综上所述，本发明提供的晶体管可以在降低源区与栅极之间、以及漏区与栅极之间的寄生电容的同时，提升自身的驱动性能，使得树型晶体管具有的优异工作性能。

8、第二方面，本发明还提供了一种晶体管的制造方法，该晶体管的制造方法包括：

9、提供一半导体基底。

10、在半导体基底上形成有源结构和隔离结构。有源结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。沟道区包括至少一层第一纳米结构和至少一层第二纳米结构。第一纳米结构和第二纳米结构的材料不同、且均分别与源区和漏区接触。每层第一纳米结构与半导体基底之间具有空隙。每层第二纳米结构位于相应空隙内。沿沟道区的宽度方向，每层第二纳米结构的至少一个侧壁相对于相应第一纳米结构的侧壁向内凹入，形成第一凹口。隔离结构位于第一凹口内。

11、在沟道区的外周形成栅堆叠结构。隔离结构设置在栅堆叠结构与源区、以及栅堆叠结构与漏区之间。

12、本发明中第二方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不赘述。

技术特征：

1.一种晶体管，其特征在于，包括：半导体基底，

2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，沿所述沟道区的宽度方向，每层所述第二纳米结构的两个侧壁均相对于相应所述第一纳米结构的相应侧壁向内凹入。

3.根据权利要求2所述的晶体管，其特征在于，位于同一所述第二纳米结构沿宽度方向两侧的不同所述隔离结构的材料相同。

4.根据权利要求1～3任一项所述的晶体管，其特征在于，沿所述栅堆叠结构的长度方向，位于所述第一凹口两端的不同所述隔离结构的材料不同。

5.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，每个所述第二纳米结构的高度小于等于位于所述同一层所述空隙内的所述隔离结构的高度。

6.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述晶体管还包括位于所述栅堆叠结构沿自身长度方向两侧的栅极侧墙；所述栅极侧墙位于所述栅堆叠结构与所述源区、以及所述栅堆叠结构与所述漏区之间；沿所述栅堆叠结构的长度方向，所述栅极侧墙横跨在所述沟道区的两侧边缘区域上；所述隔离结构位于部分所述栅极侧墙的下方。

7.根据权利要求6所述的晶体管，其特征在于，所述第二纳米结构与所述栅堆叠结构接触的部分的宽度小于等于自身位于部分所述栅极侧墙下方的部分的宽度。

8.一种晶体管的制造方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底上形成有源结构和隔离结构，包括：

10.根据权利要求9所述的晶体管的制造方法，其特征在于，在沿所述栅堆叠结构的长度方向，所述第二纳米结构各区域的尺寸相同的情况下，经所述选择性刻蚀后，每层所述第一半导体层剩余在所述第三区域内的部分形成相应所述第二纳米结构。

11.根据权利要求9所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底上形成鳍状结构后，所述对每层所述第一半导体层进行选择性刻蚀前，所述晶体管的制造方法还包括：在所述半导体基底上形成浅槽隔离结构；所述鳍状结构暴露在所述浅槽隔离结构外；或，

12.根据权利要求9所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述对所述隔离材料进行图案化处理，包括：

13.根据权利要求12所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述获得所述隔离结构后，所述在所述沟道区的外周形成栅堆叠结构前，所述晶体管的制造方法还包括：

14.根据权利要求12所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述去除所述鳍状结构位于所述第一区域和所述第二区域内的部分、以及去除隔离材料对应第一区域和所述第二区域的部分后，所述去除所述牺牲栅前，所述晶体管的制造方法还包括：

15.根据权利要求9所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底上形成鳍状结构后，所述对每层所述第一半导体层进行选择性刻蚀前，所述晶体管的制造方法还包括：在所述鳍状结构沿宽度方向的一侧形成覆盖层；所述覆盖层的材料不同于所述第一半导体层和所述第二半导体层；

16.根据权利要求9所述的晶体管的制造方法，其特征在于，所述形成填充在所述第二凹口内的隔离材料，包括：

技术总结
本发明公开一种晶体管及其制造方法，涉及半导体技术领域，以在降低树型晶体管包括的源区和栅极之间、以及漏区与栅极之间的寄生电容的同时，提升自身的驱动性能。所述晶体管包括：半导体基底、有源结构、栅堆叠结构和隔离结构。有源结构中沟道区包括材料不同的第一纳米结构和第二纳米结构。第一纳米结构和第二纳米结构均分别与源区和漏区接触。每层第一纳米结构与半导体基底之间具有空隙。每层第二纳米结构位于相应空隙内。沿沟道区的宽度方向，每层第二纳米结构的至少一个侧壁相对于相应第一纳米结构的侧壁向内凹入，形成第一凹口。栅堆叠结构形成在沟道区的外周。隔离结构位于第一凹口内，且设置在栅堆叠结构与源区、以及栅堆叠结构与漏区之间。

技术研发人员：李永亮,赵飞
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15