薄膜晶体管和制备方法

本申请实施例涉及半导体，尤其涉及一种薄膜晶体管和制备方法。

背景技术：

1、动态随机存储器(dram)是业界应用最为广泛的随机存储器，其主流的结构为晶体管+电容结合的方式即1t+1c，氧化半导体igzo以其出色的关态电流，导致2t0c技术的兴起，但是igzo相对开态迁移率相对较低，介于3～15cm2/vs，导致导通电流和存储密度低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面提供了一种薄膜晶体管。

3、本发明的第二方面提供了一种制备方法。

4、有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种薄膜晶体管，包括：

5、衬底层、源极、漏极、栅极、有源层和栅极隔离层；

6、其中，所述源极和漏极设置在所述衬底层上，所述源极和漏极之间形成有沟槽，所述有源层覆盖在所述沟槽的内壁，所述栅极隔离层覆盖在所述有源层上，所述栅极设置在所述沟槽内，连接于所述栅极隔离层。

7、在一种可行的实施方式中，薄膜晶体管还包括：

8、第一隔离部，所述第一隔离部设置在部分所述源极上；

9、第二隔离部，所述第二隔离部设置在部分所述漏极上，所述第一隔离部与所述第二隔离部之间形成有所述沟槽，且部分所述有源层覆盖在所述第一隔离部和所述第二隔离部上，以使所述有源层为u形。

10、在一种可行的实施方式中，在所述第一隔离部和所述第二隔离部上的有源层的宽度大于所述栅极的宽度。

11、根据本申请实施例的第二方面提出了一种薄膜晶体管的制备方法，用于制备如上述任一技术方案所述薄膜晶体管，所述制备方法包括：

12、提供衬底，在衬底之上依次形成第一隔离层、金属层、第二隔离层和第一非晶硅层；

13、对所述金属层、第二隔离层和第一非晶硅层进行刻蚀，已形成所述沟槽；

14、在所述沟槽的内壁先后生长所述有源层和所述栅极隔离层；

15、制备栅极。

16、在一种可行的实施方式中，所述对所述金属层、第二隔离层和第一非晶硅层进行刻蚀，已形成所述沟槽的步骤包括：

17、在所述第一非晶硅层上依次形成第三隔离层和第二非晶硅层；

18、对第二非晶硅层进行刻蚀，形成基础结构；

19、在所述基础结构形成侧墙，并去除所述基础结构和部分侧墙，保留部分所述侧墙；

20、以所述侧墙为掩膜，形成所述沟槽。

21、在一种可行的实施方式中，所述以所述侧墙为掩膜，形成所述沟槽的步骤包括：

22、以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述第三隔离层和所述第一非晶硅层；

23、去除所述侧墙和剩余的第三隔离层；

24、在剩余的第一非晶硅层周侧填充第四隔离层；

25、去除剩余的第一非晶硅层，以在所述第四隔离层上形成刻蚀沟槽；

26、通过刻蚀沟槽刻蚀第二隔离层和金属层，以形成所述沟槽。

27、在一种可行的实施方式中，制备方法还包括：

28、对第四隔离层、第二隔离层和金属层进行刻蚀，以使金属层形成所述源极和所述漏极。

29、在一种可行的实施方式中，制备方法还包括：

30、对所述第四隔离层和所述第二隔离层进行刻蚀，以暴漏出所述源极和所述漏极，剩余部分所述第四隔离层和所述第二隔离层作为第一隔离部，剩余部分所述第四隔离层和所述第二隔离层作为第二隔离部。

31、在一种可行的实施方式中，所述制备栅极的步骤包括：

32、在所述栅极隔离层上形成栅极金属层；

33、对栅极金属层进行刻蚀，以制备栅极，使得栅极的宽度小于所述栅极隔离层的宽度。

34、在一种可行的实施方式中，制备所述第一隔离层、第二隔离层、第三隔离层和第四隔离层的材料包括：sio2、sin、sino和sico中的至少一种；和/或

35、制备所述栅极隔离层的材料包括：al2o3、hfo2、hfalo和hfzro中的至少一种；

36、制备所述金属层的材料包括：w、ta、mo、tin、tan、au和pt中的至少一种；

37、制备所述有源层的材料包括igzo、si、sige、ge、gan、gaas和inp中的至少一种。

38、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

39、本申请实施例提供的薄膜晶体管包括了衬底层、源极、漏极、栅极、有源层和栅极隔离层，其中源极和漏极之间形成有沟槽，有源层覆盖在沟槽的内壁，栅极隔离层覆盖在有源层上，栅极设置在沟槽内，连接于栅极隔离层，基于此通过本申请实施例提供的薄膜晶体管有效缩短沟道并形成沟槽状的栅极，窄沟槽三维沟道器件，从而在不增加器件水平面积(foot print)前提下提高器件开态电流密度，提高导通电流与存储密度。

技术特征：

1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，

4.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至3中任一项所述薄膜晶体管，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对所述金属层、第二隔离层和第一非晶硅层进行刻蚀，已形成所述沟槽的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述以所述侧墙为掩膜，形成所述沟槽的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备栅极的步骤包括：

10.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请实施例公开了一种薄膜晶体管和薄膜晶体管的制备方法，薄膜晶体管包括了衬底层、源极、漏极、栅极、有源层和栅极隔离层，其中源极和漏极之间形成有沟槽，有源层覆盖在沟槽的内壁，栅极隔离层覆盖在有源层上，栅极设置在沟槽内，连接于栅极隔离层，基于此通过本申请实施例提供的薄膜晶体管有效缩短沟道并形成沟槽状的栅极，窄沟槽三维沟道器件，从而在不增加器件水平面积(foot Print)前提下提高器件开态电流密度，提高导通电流与存储密度。

技术研发人员：李俊杰,许高博,周娜,张琛琛,高建峰,杨涛,李俊峰,罗军,陈睿
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：2024/2/19