[發(fā)明專利]形成水平納米線的方法以及由水平納米線制備的器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711346582.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN108242470B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾文德;S·阿米尼;E·卡梅羅托;陶錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: IMEC非營利協(xié)會(huì)
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L21/336;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 王穎;江磊

一種形成水平納米線的方法，該方法包括提供基板，所述基板包括電介質(zhì)層和鰭結(jié)構(gòu)，所述鰭結(jié)構(gòu)包括從電介質(zhì)層突出的部分，所述突出的部分是部分未掩蔽的，且包含由第一材料層交替且重復(fù)地與第二材料層疊置構(gòu)成的多層堆疊；通過進(jìn)行一個(gè)循環(huán)來形成水平納米線，所述循環(huán)包括選擇性除去第一材料，直到第二材料的水平納米線懸浮在部分未掩蔽的突出部分的剩余部分上方，在該剩余部分上形成犧牲層，同時(shí)保持懸浮的水平納米線未被覆蓋，在懸浮的水平納米線上選擇性設(shè)置覆蓋層，然后除去犧牲層。水平納米線從頂部開始懸浮，在底部水平納米線懸浮后除去覆蓋層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。本發(fā)明更具體涉及形成水平納米線的方法以及由該水平納米線制備的器件。

背景技術(shù)

在過去十年，半導(dǎo)體工業(yè)通過從平面CMOS發(fā)展為鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin-FET)而改變了晶體管設(shè)計(jì)。但是，隨著試圖使最終的CMOS能夠縮放而不斷縮小鰭片的寬度，由于通道寬度減小而導(dǎo)致通道中不利的變化性和流動(dòng)性成為難點(diǎn)?？朔搯栴}的一種方式是引入一種稱為柵極全包圍場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GAA-FET)的新晶體管結(jié)構(gòu)。在GAA-FET設(shè)計(jì)中，柵極位于完全包裹通道的位置，并且柵極結(jié)合了至少一個(gè)水平納米線，由此形成通道的納米線在從源極連接到漏極時(shí)懸浮。這提供了比finFET更好的柵極控制和靜電學(xué)，從而能夠使柵極的長度進(jìn)一步縮放。

盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，在制備水平納米線中仍然有要求和挑戰(zhàn)。GAA-FET的最終目標(biāo)是至少有三個(gè)平行的納米線，以增加驅(qū)動(dòng)電流，保持CD縮放在5-7納米內(nèi)，并且在所有納米線上都提供相同的寬度以獲得更好的性能。因此，難點(diǎn)在于制備滿足這些要求的納米線。

通常通過從包含交替的犧牲性半導(dǎo)體材料層和半導(dǎo)體納米線材料層的多層堆疊中選擇性除去該犧牲材料層來制備水平納米線?？墒褂眠x擇性濕蝕刻來進(jìn)行選擇性去除。US 2013/0161756 A1揭示了通過濕蝕刻選擇性蝕刻犧牲SiGe層，從而選擇性除去SiGe，但是不除去硅納米線結(jié)構(gòu)。也可以使用選擇性干等離子體蝕刻來進(jìn)行選擇性去除，因此可以先進(jìn)行選擇性氧化。

盡管這些已知技術(shù)有助于形成水平納米線，但它們不能確保滿足CD縮放到5-7nm的要求和/或在形成的所有納米線上提供相同的CD。因此，盡管選擇性去除可以導(dǎo)致納米線的形成，但是它可能無法滿足上述要求。而且，交替的要犧牲的半導(dǎo)體材料層和要制備的半導(dǎo)體材料層之間的選擇性在具有這種多層堆疊的傳入晶片之間也存在不均勻的問題。選擇性蝕刻方法雖然產(chǎn)生納米線，但是可能無法符合上述要求。

因此，在本領(lǐng)域中需要能夠形成適用于制造GAA-FET而不會(huì)損害器件性能同時(shí)又能跟上CMOS制造縮放努力的水平納米線的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供高效且簡單的形成水平納米線的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是形成柵極全包圍場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GAA-FET)。

上述目的是通過本發(fā)明所述的方法實(shí)現(xiàn)的。

在第一方面，本發(fā)明涉及形成水平納米線的方法。該方法包括提供基板和形成水平納米線?；灏娊橘|(zhì)層和鰭結(jié)構(gòu)。所述鰭結(jié)構(gòu)包括從電介質(zhì)層突出的部分。該突出部分是部分未掩蔽的，包括由第一材料層與第二材料層重復(fù)交替疊置構(gòu)成的多層堆疊。該形成通過進(jìn)行一個(gè)循環(huán)來進(jìn)行。該循環(huán)包括選擇性除去第一材料直到第二材料的水平納米線懸浮在部分未掩蔽的突出部分的剩余部分上方。在該剩余部分上形成犧牲層，同時(shí)保持懸浮的水平納米線不被覆蓋。在懸浮的水平納米線上設(shè)置覆蓋層，然后除去犧牲層。循環(huán)中形成的水平納米線從頂部開始懸浮，在底部水平納米線懸浮后除去覆蓋層。

本發(fā)明一些實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，該方法能順序地形成水平納米線，特別是不止兩個(gè)水平納米線，從而使這些納米線的形成獨(dú)立于第一材料相對(duì)于第二材料的選擇性蝕刻的限制。

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在選擇性除去第一材料直到水平納米線懸浮之后在剩余部分上形成犧牲層、并且在懸浮的水平納米線上選擇性地設(shè)置覆蓋層能夠依次形成水平納米線。