[發(fā)明專利]一種控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611242713.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN106783578B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王盛凱;黃凱亮;劉洪剛;孫兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L21/306
• 分類號(hào): H01L21/306;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供了一種控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的方法，利用控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的裝置對(duì)砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行控制，把砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)置于腔體中；利用熱氧化法對(duì)所述砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行控制。本發(fā)明通過加熱氧化方法實(shí)現(xiàn)砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的減小，一方面杜絕了引入雜質(zhì)離子，另一方面避免了離子刻蝕造成的損傷，且兼具成本低廉的優(yōu)勢(shì)，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；本方法的刻蝕速率在0.01納米每分鐘至30納米每分鐘之間，可以實(shí)現(xiàn)砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸在亞22納米及以上節(jié)點(diǎn)上的精確控制，具有高精度的控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體技術(shù)作為信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。在過去的40多年中，硅基集成技術(shù)遵循摩爾定律通過縮小器件的特征尺寸來提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本，硅基CMOS器件的特征尺寸已經(jīng)由微米尺度縮小到納米尺度。然而當(dāng)MOS器件的柵長(zhǎng)縮小到90納米以下，柵介質(zhì)(二氧化硅)的厚度已經(jīng)逐漸減小到接近1納米，關(guān)態(tài)漏電增加、功耗密度增大、遷移率退化等物理極限使器件性能惡化，傳統(tǒng)硅基微電子集成技術(shù)開始面臨來自物理與技術(shù)方面的雙重挑戰(zhàn)。

從材料方面來說，采用高遷移率材料替代傳統(tǒng)硅材料作為襯底材料將是半導(dǎo)體集成技術(shù)的重要發(fā)展方向。因?yàn)樯榛?GaAs)的電子遷移率顯著高于硅材料，所以砷化鎵(GaAs)被認(rèn)為有望取代硅材料以適應(yīng)22納米以下邏輯器件的需求。另一方面，從器件微結(jié)構(gòu)上來說，為了進(jìn)一步提高柵對(duì)溝道載流子濃度的控制能力，以鰭狀柵、納米線為代表的三維結(jié)構(gòu)將取代傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)，成為22納米節(jié)點(diǎn)以下的主流結(jié)構(gòu)。基于以上兩點(diǎn)，砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)將在未來發(fā)揮更加重要的作用。傳統(tǒng)的襯底刻蝕技術(shù)往往需要依靠離子刻蝕或者溶液腐蝕的辦法。前者通常成本較高且容易引入離子損傷導(dǎo)致的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明目的在于通過控制氧氣分壓及反應(yīng)溫度，使砷化鎵與氧氣反應(yīng)生成易揮發(fā)的三氧化二砷(As₂O₃)和一氧化二鎵(Ga₂O)，從而提供一種控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的方法。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的方法，利用控制砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)尺寸的裝置對(duì)砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行控制，包括：把砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)置于腔體中；利用熱氧化法對(duì)所述砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述利用熱氧化法對(duì)砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行控制包括：將腔體抽真空；向所述腔體通入含氧混合氣體；將所述腔體內(nèi)的溫度升至反應(yīng)溫度，所述砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，所述砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸減小。

優(yōu)選地，所述將腔體抽真空包括：利用分子泵將腔體抽真空，關(guān)閉分子泵。

優(yōu)選地，所述向腔體通入含氧混合氣體包括：打開混合氣瓶和高純氣瓶，調(diào)節(jié)第一通氣管線和第二通氣管線的流量計(jì)，向腔體內(nèi)充入含氧混合氣體和高純氣體。

優(yōu)選地，所述將腔體內(nèi)的溫度升至反應(yīng)溫度，砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)包括：利用加熱裝置將腔體內(nèi)的溫度升溫至反應(yīng)溫度并保溫，氧化反應(yīng)開始進(jìn)行，砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的外層部分和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成三氧化二砷蒸汽和一氧化二鎵，砷化鎵納米微結(jié)構(gòu)的尺寸減小。

優(yōu)選地，調(diào)節(jié)氧氣分壓至0.01-10帕斯卡區(qū)間，腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度至500-700攝氏度區(qū)間。

優(yōu)選地，當(dāng)氧氣分壓介于0.01-0.1帕斯卡之間，腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)至500-650攝氏度區(qū)間。

優(yōu)選地，當(dāng)氧氣分壓介于0.1-10帕斯卡之間，腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度應(yīng)調(diào)節(jié)至550-700攝氏度區(qū)間。