[發(fā)明專利]納米線器件及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711275119.X
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN109888014B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉軼群
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路新技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/10;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏

一種納米線器件及其形成方法，所述形成方法包括：提供襯底，所述襯底上具有前驅(qū)層；刻蝕所述前驅(qū)層，形成溝道納米線，所述溝道納米線的表面均屬于{111}晶面族。通過對所述溝道納米線表面結(jié)構(gòu)的選擇，為后續(xù)高質(zhì)量高K柵介質(zhì)層，甚至單晶結(jié)構(gòu)高K柵介質(zhì)層的形成提供良好的工藝基礎(chǔ)，進而達到提高高K柵介質(zhì)層介電常數(shù)和致密度，改善所形成全包圍柵極結(jié)構(gòu)的電學性能的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種納米線器件及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，晶體管的尺寸也越來越小。小尺寸下的短溝道效應(yīng)和柵極漏電流的問題，使晶體管的性能變壞，因此通過縮小傳統(tǒng)晶體管的物理尺寸來提高性能面臨一系列的困難。

為了解決傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件物理尺寸難以進一步減小的困難，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種納米線器件，采用納米線作為器件溝道，并通過引入全包圍柵極結(jié)構(gòu)，提高柵極結(jié)構(gòu)的控制能力，從而更好的抑制短溝道效應(yīng)。

但是現(xiàn)有技術(shù)所形成的納米線器件中，全包圍柵極結(jié)構(gòu)的電學性能相對較差，從而影響了納米線器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種納米線器件及其形成方法，以提高全包圍柵極結(jié)構(gòu)的電學性能，進而改善所述納米線器件的性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種納米線器件的形成方法，包括：

提供襯底，所述襯底上具有前驅(qū)層；刻蝕所述前驅(qū)層，形成溝道納米線，所述溝道納米線的表面均屬于{111}晶面族。

可選的，刻蝕所述前驅(qū)層，形成溝道納米線的步驟包括：在所述前驅(qū)層上形成圖形層；以所述圖形層為掩膜，對至少部分厚度的所述前驅(qū)層進行第一刻蝕，形成第一預(yù)制線，所述第一預(yù)制線包括背向所述襯底的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均屬于{111}晶面族，所述第一表面和所述第二表面遠離所述襯底的一側(cè)相交；以所述圖形層為掩膜，對所述第一預(yù)制線進行第二刻蝕，形成第二預(yù)制線，所述第二預(yù)制線具有背向所述襯底的第三表面、背向所述襯底的第四表面、與所述第三表面相交的第五表面和與所述第四表面相交的第六表面，所述第三表面和所述第四表面均屬于{111}晶面族，且所述第三表面和所述第四表面遠離所述襯底的一側(cè)相交；對所述第二預(yù)制線進行第三刻蝕，形成所述溝道納米線，所述溝道納米線具有背向所述襯底的第七表面和第八表面以及朝向所述襯底的第九表面和第十表面，所述第七表面、所述第八表面、所述第九表面和所述第十表面均屬于{111}晶面族，且所述第七表面、所述第八表面、所述第九表面和所述第十表面中任意一個面與相鄰的兩個面相交。

可選的，對部分厚度的所述前驅(qū)層進行所述第一刻蝕，以形成所述第一預(yù)制線；對所述第一預(yù)制線和剩余厚度的所述前驅(qū)層進行所述第二刻蝕，分別形成所述第二預(yù)制線和位于所述第二預(yù)制線和所述襯底之間的殘余前驅(qū)層；對所述第二預(yù)制線和所述殘余前驅(qū)層進行所述第三刻蝕，去除所述殘余前驅(qū)層，并形成所述溝道納米線。

可選的，所述襯底和所述前驅(qū)層之間還具有隔離層；所述第二刻蝕之后，所述第三刻蝕之前，所述殘余前驅(qū)層至少露出所述隔離層的部分表面。

可選的，通過各向異性濕法刻蝕的方式進行所述第一刻蝕和所述第三刻蝕中的至少一個刻蝕；通過各向異性干法刻蝕的方式進行所述第二刻蝕。

可選的，通過包含有HF和H2O2的溶液進行所述第一刻蝕和所述第三刻蝕中的至少一個刻蝕；通過包含有Cl2和O2的氣體進行所述第二刻蝕。

可選的，進行所述第一刻蝕時，過刻蝕形成所述第一預(yù)制線，所述第一表面和所述第二表面的交線與所述圖形層之間具有間隔；進行所述第三刻蝕時，過刻蝕形成所述溝道納米線，所述溝道納米線懸空于所述襯底上。