一种环栅晶体管及其制造方法、半导体器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954386A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211652172.8H01L29/12(2006.01)(22)申请日2022.12.21(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人李永亮赵飞(74)专利代理机构北京知迪知识产权代理有限公司11628专利代理师梁佳美(51)Int.Cl.H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/08(2006.01)H01L29/10(2006.01)H01L29/423(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图11页(54)发明名称一种环栅晶体管及其制造方法、半导体器件(57)摘要本发明公开一种环栅晶体管及其制造方法、半导体器件，涉及半导体技术领域，以限制栅堆叠结构的长度，且简化环栅晶体管的制造过程。该环栅晶体管包括：半导体基底、纳米结构、栅堆叠结构和栅长控制结构。至少一层纳米结构形成在半导体基底上。沿纳米结构长度方向，每层纳米结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。源区和漏区的材料包括第一金属半导体化合物。栅堆叠结构环绕在沟道区的外周。沿栅堆叠结构的长度方向，栅堆叠结构的侧壁相对于沟道区的侧壁向内凹入，形成凹口。栅长控制结构填充满凹口。栅长控制结构的材料为第二金属半导体化合物，制造第二金属半导体化合物的半导体材料不同于制造第一金属半导体化合物的半导体材料。CN115954386ACN115954386A权利要求书1/3页1.一种环栅晶体管，其特征在于，包括：半导体基底，形成在所述半导体基底上的至少一层纳米结构；每层所述纳米结构与所述半导体基底之间具有空隙；沿所述纳米结构的长度方向，每层所述纳米结构包括源区、漏区、以及位于所述源区和所述漏区之间的沟道区；所述源区和所述漏区的材料包括第一金属半导体化合物；形成在所述半导体基底上的栅堆叠结构；所述栅堆叠结构环绕在所述沟道区的外周；沿所述栅堆叠结构的长度方向，所述栅堆叠结构的侧壁相对于所述沟道区的侧壁向内凹入，形成凹口；以及填充满所述凹口的栅长控制结构；所述栅长控制结构的材料为第二金属半导体化合物，制造所述第二金属半导体化合物的半导体材料不同于制造所述第一金属半导体化合物的半导体材料。2.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述环栅晶体管还包括源极和漏极；所述源极和所述漏极的材料均为金属材料；所述源极覆盖在每层所述源区的外周、且填充满每层所述源区与第一结构之间；所述第一结构至少包括所述半导体基底；所述漏极覆盖在每层所述漏区的外周、且填充满每层所述漏区与第二结构之间；所述第二结构至少包括所述半导体基底。3.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述环栅晶体管还包括：介质层，覆盖在所述半导体基底上；所述介质层的顶部与所述栅堆叠结构的顶部平齐；沿所述半导体基底的厚度方向，所述介质层内开设有贯穿所述介质层的第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔露出每层所述源区的部分区域，所述第二接触孔露出每层所述漏区的部分区域；源极，填充满所述第一接触孔；以及漏极，填充满所述第二接触孔；所述漏极和所述源极的材料均为金属材料。4.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，每层所述源区和每层所述漏区均包括第一材料部、以及形成在所述第一材料部外周的第二材料部；所述第一材料部的材料为半导体材料；所述第二材料部的材料为所述第一金属半导体化合物，所述第一金属半导体化合物为所述半导体材料与金属的化合物。5.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，制造所述第二金属半导体化合物的半导体材料的种类不同于制造所述第一金属半导体化合物的半导体材料的种类；或，制造所述第二金属半导体化合物的半导体材料的种类与制造所述第一金属半导体化合物的半导体材料的种类相同，且制造所述第二金属半导体化合物的半导体材料中各元素的化学计量比不同于制造所述第一金属半导体化合物的半导体材料中各元素的化学计量比。6.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，沿所述栅堆叠结构的长度方向，所述栅长控制结构的宽度为3nm至10nm。7.根据权利要求1～6任一项所述的环栅晶体管，其特征在于，所述环栅晶体管包括多层纳米结构；多层所述纳米结构沿所述半导体基底的厚度方向间隔分布。2CN115954386A权利要求书2/3页8.一种半导体器件，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的环栅晶体管。9.一种环栅晶体管的制造方法，其特征在于，包括：提供一半导体基底；在所述半导体基底上形成至少一层纳米结构和栅长控制结构；每层所述纳米结构与所述半导体基底之间具有空隙；沿所述纳米结构的长