【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种环栅晶体管及其制造方法。
技术介绍
1、与平面晶体管和鳍式场效应晶体管相比，环栅晶体管具有更好的栅控性能，使其成为3nm以下技术节点的器件结构的强有力候选者。此外，由于传统硅材料晶体管性能饱和，使得其工作电压不能低于0.7v。同时，半导体器件因小尺度量子效应造成沟道的迁移率退化。并且，半导体器件的尺寸不断微缩带来的应变工程出现饱和效应，使得半导体器件的性能退化。而锗硅、锗等高迁移率材料具有高载流子迁移率的特点，因此需要引入高迁移率材料取代传统硅材料来制造沟道，以维持环栅晶体管驱动性能的持续提升、以及其功耗的降低。
2、但是，现有的采用锗硅或锗制造沟道区的环栅晶体管的良率较低，使得环栅晶体管的工作性能不佳。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种环栅晶体管及其制造方法，用于在沟道区的材料包括锗硅或锗的情况下，提高环栅晶体管的良率，改善栅堆叠结构与沟道区之间的界面态，提升环栅晶体管的工作性能。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种环栅晶体管，该环栅晶体管包括：半导体基底、有源结构和栅堆叠结构。有源结构设置在半导体基底上。有源结构包括源区、漏区和沟道区。源区和漏区沿平行于半导体基底表面的方向间隔设置，沟道区位于源区和漏区之间、且分别与源区和漏区接触。沟道区包括至少一层纳米结构。每层纳米结构与半导体基底之间存在空隙，且每层纳米结构包括高迁移率材料部、以及沿半导体基底的厚度方向设置在高迁移率材料部两侧的半导体覆
3、采用上述技术方案的情况下，本专利技术提供的环栅晶体管中，每层纳米结构包括高迁移率材料部，并且高迁移率材料部的材料包括锗硅或锗。因与硅材料相比，锗硅或锗材料具有相对较高的载流子迁移率，利于提高纳米结构的导通特性，提高环栅晶体管的驱动性能。其次，每层纳米结构还包括沿半导体基底的厚度方向设置在高迁移率材料部两侧的半导体覆盖部。该半导体覆盖部与栅堆叠结构之间的界面态相对较小，可以解决高迁移率材料部沿厚度方向两侧直接与栅堆叠结构接触而导致的界面态较差的问题。并且，高迁移率材料部沿厚度方向两侧是传输载流子的主要导电晶面，改善这两侧的界面态，可以很大程度上提升沟道区的传输性能，较大程度上提升环栅晶体管的驱动性能。另外，栅堆叠结构与高迁移率材料部沿宽度方向的两侧之间不具有半导体覆盖部。基于此，在实际的制造过程中，可以在半导体基底上外延层叠设置的牺牲层和高迁移率材料层(用于制造高迁移率材料部)时，采用外延工艺在高迁移率材料层两侧形成整层的半导体覆盖材料层(用于制造半导体覆盖部)，无须为了改善界面态在释放纳米结构后形成环绕的半导体覆盖层而因半导体覆盖层厚度不一致导致纳米结构导通特性较差，且能够降低在释放纳米结构后形成环绕的半导体覆盖部的选择性外延的工艺难度，利于提高半导体器件的良率和工作性能。
4、在一种示例中，半导体覆盖部的材料包括硅。
5、在一种示例中，半导体覆盖部的材料包括锗硅。半导体覆盖部中的锗含量小于高迁移率材料部中的锗含量，且半导体覆盖部内的锗含量沿远离高迁移率材料部的方向逐渐减小。
6、在一种示例中，半导体覆盖部的厚度大于等于0.5nm、且小于等于1.5nm。
7、在一种示例中，不同层半导体覆盖部的厚度相同。
8、在一种示例中，同一层半导体覆盖部中不同区域的厚度相同。
9、在一种示例中，高迁移率材料部的材料包括si1-xgex，0.2≤x≤0.8。
10、第二方面，本专利技术提供了一种环栅晶体管的制造方法，该环栅晶体管的制造方法包括：首先，提供一半导体基底。接下来，在半导体基底上形成有源结构。有源结构包括源区、漏区和沟道区。源区和漏区沿平行于半导体基底表面的方向间隔设置，沟道区位于源区和漏区之间、且分别与源区和漏区接触。沟道区包括至少一层纳米结构。每层纳米结构与半导体基底之间存在空隙，且每层纳米结构包括高迁移率材料部、以及沿半导体基底的厚度方向设置在高迁移率材料部两侧的半导体覆盖部。高迁移率材料部的材料包括锗硅或锗。接下来，形成环绕在每层纳米结构外周的栅堆叠结构。栅堆叠结构与高迁移率材料部沿宽度方向的两侧之间不具有半导体覆盖部。栅堆叠结构与半导体覆盖部之间的界面态，小于栅堆叠结构与高迁移率材料部沿宽度方向的两侧之间的界面态。
11、在一种示例中，在半导体基底上形成有源结构，包括：沿半导体基底的厚度方向，采用外延工艺，在半导体基底上形成至少一层叠层。每层叠层包括牺牲层、位于牺牲层上的高迁移率材料层、以及沿半导体基底的厚度方向设置在高迁移率材料层两侧的半导体覆盖材料层。接下来，刻蚀至少一层叠层在半导体基底上形成鳍状结构。接下来，基于鳍状结构形成有源结构。
12、在一种示例中，基于鳍状结构形成有源结构，包括：形成横跨在鳍状结构上的掩膜结构。接下来，去除鳍状结构暴露在掩膜结构之外的部分；并采用外延工艺，在剩余的鳍状结构的两侧形成源区和漏区。接下来，去除至少部分掩膜结构。接下来，去除剩余的牺牲层。剩余的高迁移率材料层形成高迁移率材料部，剩余的半导体覆盖材料层形成半导体覆盖部。
13、在一种示例中，高迁移率材料层的材料包括锗硅，牺牲层的材料包括锗硅或锗，且牺牲层中的锗含量比高迁移率材料层中的锗含量高至少20％；或，高迁移率材料层的材料包括锗硅或锗，牺牲层的材料包括锗硅，且牺牲层中的锗含量与高迁移率材料层中的锗含量低至少20％。
14、在一种示例中，半导体覆盖材料层的厚度与半导体覆盖部的厚度之间的差值小于等于1.5nm。
15、本专利技术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，此处不再赘述。
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1.一种环栅晶体管，其特征在于，包括：半导体基底，
2.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的材料包括硅。
3.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的材料包括锗硅；所述半导体覆盖部中的锗含量小于所述高迁移率材料部中的锗含量，且所述半导体覆盖部内的锗含量沿远离所述高迁移率材料部的方向逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的厚度大于等于0.5nm、且小于等于1.5nm；
5.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述高迁移率材料部的材料包括Si1-xGex，0.2≤x≤0.8。
6.一种环栅晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的环栅晶体管的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底上形成有源结构，包括：
8.根据权利要求7所述的环栅晶体管的制造方法，其特征在于，所述基于所述鳍状结构形成所述有源结构，包括：
9.根据权利要求7所述的环栅晶体管的制造方法，其特征在于，所述高迁移率
10.根据权利要求7所述的环栅晶体管的制造方法，其特征在于，所述半导体覆盖材料层的厚度与所述半导体覆盖部的厚度之间的差值小于等于1.5nm。
...【技术特征摘要】
1.一种环栅晶体管，其特征在于，包括：半导体基底，
2.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的材料包括硅。
3.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的材料包括锗硅；所述半导体覆盖部中的锗含量小于所述高迁移率材料部中的锗含量，且所述半导体覆盖部内的锗含量沿远离所述高迁移率材料部的方向逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述半导体覆盖部的厚度大于等于0.5nm、且小于等于1.5nm；
5.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述高迁移率材料部的材料包括si1-xgex，0.2≤x≤0.8。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，刘昊炎，王晓磊，罗军，
申请(专利权)人：北京知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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