[發明專利]納米線場效應晶體管

有效

• 申請號: 201280065693.1
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN104025270A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: S·邦薩倫提普;G·科恩;A·馬宗達;J·W·斯雷特
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 牛南輝;于靜

技術領域

本發明涉及半導體納米線場效應晶體管。

背景技術

納米線場效應晶體管(FET)通常包括具有溝道區的納米線。溝道區的部分用柵極材料圍繞。有源源極和漏極區被連接到溝道區。

發明內容

根據本發明的一個實施例，一種用于形成納米線場效應晶體管(FET)器件的方法包括在襯底之上形成納米線，在所述納米線的一部分的周圍形成襯里材料，在所述襯里材料上形成蓋帽層，鄰近在所述蓋帽層的側壁并在所述納米線的部分的周圍形成第一間隔物，在所述蓋帽層和所述第一間隔物上形成硬掩模層，去除所述納米線的暴露部分以形成部分地由柵極材料限制的第一腔，在所述第一腔中所述納米線的暴露的截面上外延生長半導體材料，去除所述硬掩模層和所述蓋帽層，在所述第一腔中外延生長的所述半導體材料的周圍形成第二蓋帽層以限定溝道區，以及形成與所述溝道區相接觸的源極區和漏極區。

根據本發明的另一實施例，一種用于形成納米線場效應晶體管(FET)器件的方法包括在襯底之上形成納米線，在所述納米線的一部分的周圍形成襯里材料，在所述襯里材料上形成蓋帽層，鄰近所述蓋帽層的側壁并在所述納米線的部分的周圍形成第一間隔物，在所述蓋帽層和所述第一間隔物上形成硬掩模層，去除所述納米線的暴露部分以形成部分地由柵極材料限定的第一腔，在所述第一腔中所述納米線的暴露截面上外延生長半導體材料，去除所述硬掩模和所述蓋帽層的部分以限定所述溝道區，以及形成與所述溝道區相接觸的源極區和漏極區。

根據本發明的另一實施例，一種場效應晶體管(FET)器件包括第一FET，所述第一FET包括包含第一外延生長材料的一部分和第二外延生長材料一部分的第一納米線溝道區、圍繞所述第一納米線溝道區的第一柵極結構、以及設置在所述柵極結構周圍的第一蓋帽層。

通過本發明的技術能實現附加的特征和優點。本文中詳細描述的本發明的其它實施例和方面被認為是所要求保護的發明的一部分。要更好的理解本發明的優點和特征，請參考描述和附圖。

附圖說明

在對說明書結論處的權利要求中具體地指出并清楚地要求保護被認為是發明的主題。從下述詳細描述并結合附圖，本發明的上述和其它特征、優點將顯而易見。

圖1示出了在制造期間的FET器件的一部分的截面圖。

圖2示出了各向同性刻蝕工藝之后所得到的結構。

圖3示出了納米線材料的外延生長之后所得到的結構的示例性實施例。

圖4示出了去除硬掩模層和蓋帽層之后所得到的結構。

圖5示出了在柵極材料的部分的周圍形成蓋帽層和硬掩模層之后所得到的結構。

圖6示出了用于制造納米線器件的替代示例性方法之后所得到的結構。

圖7示出了形成間隔物材料之后的包括FET器件的所得到的結構。

圖8示出了用于制造納米線器件的替代示例性方法。

圖9示出了形成納米線材料之后所得到的結構。

圖10示出包括FET器件的所得到的結構。

具體實施方式

現有的用于制造納米線FET器件的自上而下方法不能提供用于形成具有不同材料的納米線的合適方法。下述的方法及所得到的結構提供可包括在納米線內形成的任何數量的外延生長材料的納米線FET器件。

圖1示出了在制造期間的FET器件的一部分的截面圖。在此方面，在設置在硅襯底100上的掩埋氧化物(BOX)層104上限制絕緣體上硅(SOI)襯墊區106、襯墊區108和納米線部分(納米線)109。通過在諸如反應離子蝕刻(RIE)的刻蝕工藝之后使用光刻將襯墊區106、襯墊區108和納米線部分109構圖。一旦襯墊區106、襯墊區108和納米線部分109被構圖后，各向同性蝕刻工藝使納米線109懸掛在BOX層104上方。在各向同性蝕刻之后，平滑納米線部分109以形成橢圓狀的(在一些例中，圓柱狀)的納米線109，該納米線通過襯墊區106和襯墊區108懸掛在BOX層上方。進行氧化工藝，以降低納米線109的直徑到所希望的尺寸。