晶体管及其制造方法技术

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。

Transistor and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
晶体管及其制造方法
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。
技术介绍
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(CarbonNanotube,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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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。根据本专利技术的一方面，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。优选地，还包括在所述栅叠层结构上形成掩模层，所述侧墙覆盖所述掩模层的侧壁，所述牺牲层还覆盖所述掩模层的表面。优选地，所述牺牲层还覆盖所述碳纳米管，形成所述金属层之前，所述制造方法还包括去除所述牺牲层的一部分以形成至少两个图形区域，其中，所述至少两个图形区域分别位于所述栅叠层结构的两侧，至少部分所述碳纳米管经所述图形区域暴露。优选地，至少在所述碳纳米管的表面，所述牺牲层的厚度大于所述金属层的厚度。优选地，当所述侧墙的材料包括氧化硅时，所述牺牲层的材料包括氮化硅、非晶硅、有机材料以及具有高流动性的旋涂介质中的一种或组合；当所述侧墙的材料包括氮化硅时，所述牺牲层的材料包括氧化硅、非晶硅、有机材料以及高流动性的旋涂介质中的一种或组合。优选地，所述预定选择比不小于3:1。根据本专利技术的另一方面，提供了一种晶体管，利用如上所述的制造方法形成。根据本专利技术提供的晶体管及其制造方法，通过形成覆盖侧墙的牺牲层，当形成金属层时，金属层将会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。当采用湿法或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层时，牺牲层相比于其他功能层具有预定选择比，避免了在去除牺牲层的时候损伤其它功能层。在牺牲层被去除后，覆盖在牺牲层上方的金属层与器件分离，余下的金属层位于碳纳米管上，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。与现有技术相比，本专利技术提供的晶体管制造方法可以避免使用非自对准技术形成源漏接触结构，同时方便高效地去除了多余的金属层，形成精确的自对准源漏接触电极，提高了器件的良率。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1示出了本专利技术实施例的晶体管的结构示意图。图2a至图2f示出了本专利技术实施例制造晶体管的方法在各个阶段的截面图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体器件。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。本专利技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图1示出了本专利技术实施例的碳纳米管晶体管的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例的晶体管包括：衬底101、碳纳米管110、栅叠层结构120、包括源极接触结构130和漏极接触结构140在内的电接触、掩模层102以及侧墙103。碳纳米管110位于衬底101上。栅叠层结构120覆盖部分碳纳米管110。掩模层102位于栅叠层结构120的表面。侧墙103位于栅叠层结构120与掩模层102的两侧。源极接触结构130与漏极接触结构140覆盖至少部分碳纳米管110，并且分别位于栅叠层结构120两侧、侧墙103的外侧，与栅叠层结构120间隔一定距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管的制造方法，包括：/n在衬底上形成碳纳米管；/n在所述碳纳米管上形成栅叠层结构；/n形成覆盖所述栅叠层结构的侧壁的侧墙；/n形成至少覆盖所述侧墙的牺牲层；/n形成覆盖所述碳纳米管与所述牺牲层的金属层，部分位于所述碳纳米管上的所述金属层作为与所述碳纳米管接触的电接触；/n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/n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，/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一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，部分位于所述碳纳米管上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。


2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，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。


3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，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。


4.根据权利要求2所述的制造方法，其中，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。


5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令款，张志勇，彭练矛，
申请(专利权)人：北京元芯碳基集成电路研究院，北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11