本发明涉及半导体，尤其涉及一种晶体管及其制作方法。
背景技术：
1、随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸持续微缩，传统三栅或双栅的鳍式场效应晶体管(fin field-effect transistor，finfet)在3纳米(nm)以下节点受到栅控失效与漏电恶化的微缩限制，由于纳米片环栅晶体管(nanosheet gate-all-round field-effect transistor，nanosheet gaafet)突破3nm节点的限制，因此受到广泛关注和研究。
2、集成电路特征尺寸持续微缩，传统三栅或双栅的finfet在3nm以下节点受到限制，与主流后高k金属栅finfet工艺兼容的纳米环栅晶体管(gaafet)将是实现尺寸微缩的下一代关键结构，其沟道主要为堆叠纳米片(stacked nanosheet)结构。
3、堆叠纳米片gaafet中的内侧墙(inner spacer)的结构、形貌与材料对器件与电路的性能有重要影响。通常采用5nm厚的矩形绝缘介质填充结构与材料，以有效隔离源漏与栅极，并获得最佳的综合性能(包括有效驱动电流，有效寄生电容等)。
4、常规堆叠纳米片gaa-fet的cmos集成工艺中，通常需要在硅衬底(或阱区域)上进行与器件源漏掺杂类型相反的重掺杂，以削弱或避免源漏之间的衬底寄生沟道漏电。参考图1，然后重掺杂的衬底分别在源漏区域之间形成双边重掺杂pn结(重掺杂pn结导致较严重的结漏电)，从而增大了源漏区域的反向结漏电，从而增加器件的整体漏电流。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种晶体管及其制作方法，用以解决现有重掺杂衬底分别在源漏区域之间形成双边重掺杂pn结而导致较严重的结漏电问题。
2、一方面，本发明实施例提供了一种晶体管包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上方形成有源极区、漏极区、沟道结构和金属栅叠层；所述源极区和所述漏极区，位于所述沟道结构的相对两侧；所述沟道结构，包括金属栅材料层和纳米片的多个交替叠层；内侧墙，位于所述沟道结构的相对外侧壁上，包括位于所述金属栅材料层的相对两侧的第一端部和第二端部，其中，所述纳米片延伸穿过所述内侧墙到达所述内侧墙的外表面；所述金属栅叠层，横跨所述沟道结构和所述内侧墙以覆盖所述沟道结构和所述内侧墙的相对侧壁和顶面；栅叠层侧墙，夹置所述金属栅叠层，并且所述栅叠层侧墙与所述内侧墙在垂直方向上对准；以及沟道隔离介质结构，位于底层纳米片和所述半导体衬底之间，所述沟道隔离介质结构与底部内侧墙形成u形隔离结构。
3、上述技术方案的有益效果如下：通过介于底层纳米片和半导体衬底之间的沟道隔离介质结构，能够有效隔离纳米片沟道与衬底寄生fin沟道；沟道隔离介质结构与最底层内侧墙结构联合形成u形隔离结构，有助于提高纳米片沟道与衬底寄生fin沟道之间隔离性能。
4、基于上述装置的进一步改进，晶体管还包括：介电材料层，位于所述源极区、所述漏极区和所述金属栅叠层上方；源极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述源极区的顶面接触；漏极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述漏极区的顶面接触；以及栅极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述金属栅叠层的顶面接触，其中，所述沟道隔离介质结构的高度小于所述底层纳米片与所述半导体衬底之间的距离；所述金属栅叠层和所述金属栅材料层包括栅绝缘介质层、扩散阻挡层、功函数层和导电填充层；以及所述纳米片的材料包括硅或锗硅。
5、另一方面，本发明实施例提供了一种晶体管的制作方法，包括：在半导体衬底上方形成鳍，其中，所述鳍包括下部鳍和位于所述下部鳍上方的上部叠层结构，所述上部叠层结构包括第一半导体层和第二半导体层的多个交替叠层；在所述下部鳍两侧形成浅沟槽隔离件，并且在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述上部叠层结构的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙；将所述第一半导体层中暴露的第一端部和第二端部替换为绝缘介质材料以形成内侧墙，其中，所述内侧墙的宽度与所述栅叠层侧墙的宽度相同；在所述内侧墙和所述第二半导体层的相对侧壁外部形成漏极区和源极区，然后将所述假栅叠层和所述上部叠层结构中的第一半导体层替换为隔离介质材料；对所述隔离介质材料进行回刻形成栅极开口和第一半导体层开口，同时保留介于第二半导体层和所述半导体衬底之间的沟道隔离介质结构，然后利用金属栅材料层填充所述栅极开口和所述第一半导体层开口。
6、基于上述方法的进一步改进，将所述假栅叠层和所述上部叠层结构中的第一半导体层替换为隔离介质材料进一步包括：在所述假栅叠层、源极区和漏极区上方沉积第一层间介质层；通过化学机械抛光工艺对所述第一层间介质层进行平坦化处理；通过假栅去除工艺去除所述假栅叠层以形成第一开口，然后通过纳米片释放工艺去除所述第一半导体层而保留绝缘介质材料的第一端部和第二端部以在释放的第二半导体层中的相邻第二半导体层之间形成多个第二开口；以及在所述第一开口和所述多个第二开口中形成隔离介质材料，其中，所述隔离介质材料不同于所述第一层间介质层和所述内侧墙的材料。
7、基于上述方法的进一步改进，对所述隔离介质材料进行回刻形成栅极开口和第一半导体层开口，同时保留介于底部第二半导体层和所述半导体衬底之间的沟道隔离介质结构进一步包括：利用各向同性刻蚀工艺对所述第一开口和所述多个第二开口中的隔离介质材料进行回刻以分别形成所述栅极开口和多个第二半导体层开口，其中，所述多个第二半导体层开口包括底部第二半导体层开口和剩余第二半导体层开口，所述栅极开口和所述剩余第二半导体层开口中未保留隔离介质材料，而所述底部第二半导体层开口中保留部分隔离介质材料作为介于底部第二半导体层和所述半导体衬底之间的沟道隔离介质结构，使得所述沟道隔离介质结构与底部内侧墙共同形成u形隔离结构。
8、基于上述方法的进一步改进，在所述内侧墙和所述第二半导体层的相对侧壁外部形成漏极区和源极区进一步包括：在所述内侧墙和所述第二半导体层的相对侧壁外部并且在所述浅沟槽隔离件上方外延生长漏源层，其中，所述漏源层的材料包括sige、si或sic；以及利用漏源掺杂剂对所述漏源层进行掺杂处理以形成所述源极区和所述漏极区。
9、基于上述方法的进一步改进，在半导体衬底上方形成鳍进一步包括：利用超晶格外延生长工艺在所述半导体衬底上方周期性外延生长第一半导体层和第二半导体层，以形成所述多个外延叠层；利用侧墙转移工艺在所述多个外延叠层上方形成第一侧墙；以及利用所述第一侧墙作为掩膜对所述多个外延叠层和部分半导体衬底进行刻蚀以形成凹进部和突出到所述凹进部上方的鳍，其中，对所述部分半导体衬底进行刻蚀以形成所述下部鳍，并对所述第一半导体层和所述第二半导体层进行刻蚀以形成上部叠层结构作为沟道结构，使得所述下部鳍与所述多个外延叠层在垂直方向上对准，所述第一半导体层的材料包括硅锗，以及所述第二半导体层的材料包括硅。
10、基于上述方法的进一步改进，在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述多个外延叠层的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙进一步包括：在所述凹进部处形成浅沟槽隔离件，其中，所述浅沟槽隔离件的顶面与所述下部鳍的顶面齐平；在所述浅沟槽隔离件和所述上部叠层结构上方共形沉积栅极氧化物层、硅层和掩膜层，其中，所述硅层的材料包括非晶硅或多晶硅；对所述掩膜层进行刻蚀以形成栅极掩膜，其中，所述栅极掩膜位于所述上部叠层结构的中心区域；利用所述栅极掩膜分别对所述硅层和所述栅极氧化物层进行刻蚀以形成横跨所述上部叠层结构的假栅叠层；在所述假栅叠层的相对侧壁上形成侧墙隔离介质层；以及对所述侧墙隔离介质层进行刻蚀以形成所述栅叠层侧墙。
11、基于上述方法的进一步改进，将所述第一半导体层中暴露的第一端部和第二端部替换为绝缘介质材料以形成内侧墙进一步包括：以所述假栅叠层和所述栅叠层侧墙为掩膜对所述上部叠层结构进行刻蚀，以将所述第一半导体层形成为暴露所述第一端部和所述第二端部的第一半导体层并且将所述第二半导体层形成为纳米片；对所述第一半导体层的第一端部和第二端部进行选择性回刻蚀以形成多个内嵌空腔结构，使得回刻蚀后的上部叠层结构的相对侧壁上具有纳米片的多个齿部，其中，所述多个内嵌空腔结构的深度与所述栅叠层侧墙的厚度相同；在所述假栅叠层的顶面和部分侧壁上、在所述栅叠层侧墙、内嵌空腔结构中以及所述多个齿部上共形沉积内侧墙绝缘介质层；以及对所述内侧墙绝缘介质层进行刻蚀以去除所述假栅叠层的顶面和部分侧壁上的内侧墙绝缘介质层并且去除所述栅叠层侧墙以及所述多个齿部上的内侧墙绝缘介质层而保留所述多个内嵌空腔结构中的内侧墙绝缘介质材料以形成所述内侧墙。
12、基于上述方法的进一步改进，利用金属栅材料层填充所述栅极开口和所述第一半导体层开口进一步包括：在所述栅极开口和多个第二半导体层开口中分别形成金属栅叠层和金属栅材料层，其中，所述金属栅叠层和所述金属栅材料层包括栅绝缘介质层、位于所述栅绝缘介质层上方的扩散阻挡层、位于所述扩散阻挡层上方的功函数层和位于所述功函数层上方的导电填充层；在利用金属栅材料层填充所述栅极开口和所述第一半导体层开口之后，形成所述晶体管的接触孔包括：对所述金属栅叠层进行化学机械抛光以暴露所述金属栅叠层的顶面；在所述金属栅叠层上方形成第二层间介质层；对所述第二层间介质层进行刻蚀，以在所述第二层间介质层中形成暴露所述源极区、所述漏极区和所述金属栅叠层的顶面的第三开口、第四开口和第五开口；以及在所述第三开口、所述第四开口和所述第五开口中填充钨以形成源极接触件、漏极接触件和栅极接触件。
13、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
14、1、通过介于底层纳米片和半导体衬底之间的沟道隔离介质结构，能够有效隔离纳米片沟道与衬底寄生fin沟道；沟道隔离介质结构与最底层内侧墙结构联合形成u形隔离结构，有助于提高纳米片沟道与衬底寄生fin沟道之间隔离性能。
15、2、沟道隔离介质结构的形成工艺简单，不需要大幅修改外延及内侧墙刻蚀与填充工艺。
16、3、第一层间介质层和内侧墙的材料不同于沟道隔离介质结构的材料，有助于在后续沟道隔离介质结构的回刻工艺过程中保留第一层间介质层和内侧墙。
17、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种晶体管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，还包括：
3.一种晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的晶体管的制作方法，其特征在于，将所述假栅叠层和所述上部叠层结构中的第一半导体层替换为隔离介质材料进一步包括：
5.根据权利要求4所述的晶体管的制作方法，其特征在于，对所述隔离介质材料进行回刻形成栅极开口和第一半导体层开口，同时保留介于底部第二半导体层和所述半导体衬底之间的沟道隔离介质结构进一步包括：
6.根据权利要求4所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在所述内侧墙和所述第二半导体层的相对侧壁外部形成漏极区和源极区进一步包括：
7.根据权利要求3所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在半导体衬底上方形成鳍进一步包括：
8.根据权利要求7所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述多个外延叠层的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙进一步包括：
9.根据权利要求8所述的晶体管的制作方法，其特征在于，将所述第一半导体层中暴露的第一端部和第二端部替换为绝缘介质材料以形成内侧墙进一步包括：
10.根据权利要求5所述的晶体管的制作方法，其特征在于，利用金属栅材料层填充所述栅极开口和所述第一半导体层开口进一步包括：
