[發(fā)明專利]一種納米線離子?xùn)趴赝挥|晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010430790.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111564489B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎明;李小康;于博成;楊遠(yuǎn)程;黃如
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/772
• 分類號(hào): H01L29/772;H01L29/10;H01L29/423;H01L29/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種納米線離子?xùn)趴赝挥|晶體管的制備方法，所述納米線離子?xùn)趴赝挥|晶體管包括半導(dǎo)體襯底、納米線溝道區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、柵區(qū)、離子?xùn)沤橘|(zhì)層、氧化鉿層間介質(zhì)、隔離層和金屬引出層，其中：所述半導(dǎo)體襯底為SOI襯底或GOI襯底，所述納米線溝道區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、柵區(qū)形成于半導(dǎo)體襯底上，源區(qū)和漏區(qū)分別連接納米線溝道區(qū)的兩端，柵區(qū)位于納米線溝道區(qū)的側(cè)面；所述離子?xùn)沤橘|(zhì)層圍繞納米線溝道區(qū)，在離子?xùn)沤橘|(zhì)層與納米線溝道區(qū)之間為氧化鉿層間介質(zhì)；隔離層覆蓋源區(qū)、漏區(qū)和柵區(qū)，金屬引出層中源漏柵的金屬引出線通過隔離層中的通孔分別連接源區(qū)、漏區(qū)、柵區(qū)；所述制備方法包括以下步驟：

1)在半導(dǎo)體襯底上利用光刻技術(shù)圖形化，刻蝕形成納米線溝道區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、柵區(qū)，然后對(duì)源區(qū)、漏區(qū)、柵區(qū)進(jìn)行摻雜并退火；

2)淀積隔離層并對(duì)表面進(jìn)行平坦化，然后制作源漏柵的金屬引出；

3)淀積氧化硅和氮化硅疊層作為鈍化層；

4)通過光刻技術(shù)定義離子?xùn)沤橘|(zhì)修飾窗口，在窗口內(nèi)先干法刻蝕再濕法腐蝕，使得納米線溝道區(qū)懸空；

5)在離子?xùn)沤橘|(zhì)修飾窗口中形成圍繞納米線溝道區(qū)的氧化鉿層間介質(zhì)和離子?xùn)沤橘|(zhì)層。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)包括：

1a)在半導(dǎo)體襯底上旋涂無機(jī)負(fù)性光刻膠，通過電子束光刻圖形化和各向異性刻蝕形成納米線硬掩模，納米線溝道區(qū)的線寬通過納米線硬掩模的線寬來定義；

1b)旋涂有機(jī)正性光刻膠，通過光刻技術(shù)圖形化形成源漏柵掩膜，與納米線硬掩膜共同形成共面?zhèn)葨艈♀彔罱Y(jié)構(gòu)，各向異性刻蝕形成側(cè)柵結(jié)構(gòu)的納米線場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)；

1c)去掉源漏柵掩膜，保留納米線硬掩膜，通過離子注入技術(shù)對(duì)源漏柵進(jìn)行重?fù)诫s，然后濕法腐蝕去除納米線硬掩膜，退火激活源漏柵雜質(zhì)。

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述無機(jī)負(fù)性光刻膠為HSQ電子束膠。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)淀積氧化硅隔離層并平坦化，在隔離層上通過光刻技術(shù)定義源漏柵上方的通孔，以光刻膠為掩膜各向異性刻蝕形成通孔；淀積金屬填充通孔并形成金屬膜，對(duì)表面進(jìn)行平坦化；然后利用光刻技術(shù)定義金屬引出線，以光刻膠為掩膜，各向異性刻蝕形成金屬引出。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)中，采用低壓化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法淀積隔離層，采用電子束蒸發(fā)、磁控濺射、電鍍或化學(xué)氣相沉積的方法淀積金屬；在步驟3)中采用低壓化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法依次淀積氧化硅和氮化硅，形成鈍化層。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟4)中，利用光刻膠為掩膜進(jìn)行修飾窗口圖形化，在納米線溝道區(qū)上方各向異性刻蝕鈍化層形成修飾窗口，用干法刻蝕加濕法腐蝕的方法暴露出隔離層下的納米線溝道區(qū)，過腐蝕納米線溝道區(qū)底部的氧化硅或氧化鍺，使得納米線溝道區(qū)懸空。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟5)中，先淀積氧化鉿介質(zhì)，通過光刻技術(shù)定義納米線溝道區(qū)上方的掩膜，刻蝕除去納米線溝道區(qū)以外的氧化鉿介質(zhì)；然后去除光刻膠，將離子?xùn)沤橘|(zhì)溶液滴定或者旋涂至離子?xùn)沤橘|(zhì)修飾窗口中，烘干以去除離子?xùn)沤橘|(zhì)中存留的水分。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟5)中，采用原子層淀積的方法淀積氧化鉿介質(zhì)。

9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述離子?xùn)沤橘|(zhì)溶液是將高氯酸鋰和聚環(huán)氧乙烷按照質(zhì)量比1:9混合，溶解到甲醇溶液中。