[發明專利]納米線的制造方法、納米線場效應晶體管的制造方法

有效

• 申請號: 201210513894.5
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103854971A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 肖德元;洪中山
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;B82Y10/00;B82Y40/00;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種納米線的制造方法、納米線場效應晶體管的制造方法。

背景技術

為了跟上摩爾定律的腳步，人們不斷地縮小半導體器件(例如：場效應晶體管)的特征尺寸。由于小尺寸下短溝道效應和柵極漏電流的問題使晶體管的開關性能變壞，因此通過縮小傳統場效應晶體管的物理尺寸來提高性能已經面臨一些困難。

現有技術發展了納米線場效應晶體管(Nanowire?Field-Effect?Transistor，NWFET)技術。在公開號為US2011133162A1的美國專利申請中公開了一種納米線場效應晶體管。參考圖1，示出了所述美國專利申請中公開的納米線場效應晶體管的示意圖，包括：硅襯底100，位于所述硅襯底100上的氧化埋層104；所述氧化埋層104的上表面形成有多個凸起部，所述凸起部上形成有第一襯墊區域106、第二襯墊區域108以及位于所述第一襯墊區域106、第二襯墊區域108之間的多個納米線110，所述多個納米線110相對于所述氧化埋層104懸掛于第一襯墊區域106、第二襯墊區域108之間。其中，所述第一襯墊區域106、第二襯墊區域108后續用于形成源極區域和漏極區域，所述多個納米線110構成溝道區域，所述納米線110上還會形成包圍所述納米線110的圍柵結構(圖未示)。

所述NWFET具有一維納米線溝道，由于量子限制效應，溝道內載流子原理表面分布，因此載流子傳輸受表面散射和溝道橫向電場影響較小，從而可以獲得較高的電子遷移率。此外，由于NWFET具有較小尺寸的溝道并且通常采用圍柵結構，柵極可以從多個方向對所述溝道進行調制，從而可增強柵極的調制能力，改善閾值特性。因此NWFET可以很好地抑制短溝道效應，使場效應晶體管尺寸可以進一步減小；此外，由于NWFET的圍柵結構改善了柵極調控能力，從而緩解了減薄柵介質厚度的需求，進而可以減小柵極的漏電流。

然而，如何進一步優化NWFET的性能仍是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種納米線的制造方法、納米線場效應晶體管的制造方法，以優化用作溝道的納米線的性能以及納米線場效應晶體管的性能。

為解決上述問題，本發明提出了一種納米線的制造方法，包括：形成橫截面呈長方形的第一納米線；在所述第一納米線的表面上形成半導體層，形成包括所述第一納米線和所述半導體層的第二納米線，所述第二納米線橫截面為邊長數大于或等于五的多邊形；對所述第二納米線進行退火，以形成納米線。所述方案中通過先形成一橫截面為多邊形的第二納米線，再進行退火，由于所述第二納米線的表面相對于第一納米線的表面更接近圓弧形狀，可以減小退火步驟的時間，還可以提高納米線表面光滑度從而提高納米線場效應晶體管的性能。

可選方案中，所述第一納米線包括兩個(100)晶面的表面和兩個(110)晶面的表面。所述(100)、(110)晶面的表面便于進行外延生長，從而可以抑制缺陷的產生。

可選方案中，所述半導體層的材料與所述第一納米線的材料相同。一方面便于進行外延生長，抑制缺陷的產生；另一方面可減少材料的種類，節約成本。

可選方案中，在退火的步驟之后，還包括：對所述納米線進行至少一次氧化和濕法刻蝕的步驟。所述氧化和濕法刻蝕使納米線具有更接光滑的表面，所述納米線用作晶體管的溝道時可提高納米線場效應晶體管的性能。

相應地，本發明還提供一種納米線場效應晶體管的制造方法，包括：提供基底，所述基底包括第一半導體層；圖形化所述第一半導體層，形成源極區域、漏極區域以及位于所述源極區域、漏極區域之間具有長方形橫截面的第一納米線；在所述第一納米線的表面上形成半導體層，形成包括所述第一納米線和所述半導體層的第二納米線，所述第二納米線橫截面為邊長數大于或等于五的多邊形；對所述第二納米線進行退火，以形成納米線；在所述納米線上形成柵極；對所述源極區域、漏極區域進行摻雜，分別形成源極、漏極。本方案形成的納米線場效應晶體管中具有表面光滑的納米線，可減小漏電流，從而提高納米線場效應晶體管的性能。此外，通過先形成一橫截面接近圓弧的多邊形的第二納米線，可以減小退火步驟的時間，從而在提高納米線場效應晶體管性能的同時簡化了制程。