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納米線的形成方法與流程

文檔序號:11955540閱讀:399來源:國知局
納米線的形成方法與流程

本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域,更具體地,涉及全環(huán)柵(GAA)晶體管。



背景技術(shù):

諸如全環(huán)柵(GAA)晶體管的半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體工業(yè)的新興研究領(lǐng)域。然而,由于技術(shù)的限制,在器件大小方面存在挑戰(zhàn)。因此,需要改善上述缺點(diǎn)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:襯底;第一納米線,位于襯底上方;以及第二納米線,位于襯底上方并且與第一納米線基本對稱。

優(yōu)選地,第一納米線和第二納米線均具有相同的尺寸。

優(yōu)選地,第一納米線和第二納米線均具有相同的截面形狀,截面形狀為正方形、矩形和三角形中的至少一種。

優(yōu)選地,第一納米線和第二納米線均被用于水平全環(huán)柵晶體管。

優(yōu)選地,第一納米線和第二納米線均被用于垂直全環(huán)柵晶體管。

優(yōu)選地,第一納米線和第二納米線均被用于鰭式晶體管。

優(yōu)選地,第一納米線的材料不同于襯底的材料。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括:襯底;環(huán)形納米線,位于襯底上方并且關(guān)于環(huán)形納米線自身的中心基本對稱。

優(yōu)選地,環(huán)形納米線被用于垂直全環(huán)柵晶體管。

優(yōu)選地,環(huán)形納米線的材料不同于襯底的材料。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面,提供了一種形成納米線的方法,包括:提供襯底;在襯底上方提供犧牲材料;提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料; 以及去除犧牲材料,以提供由納米線材料制成的兩條對稱的納米線。

優(yōu)選地,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:通過使用外延生長,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料。

優(yōu)選地,在襯底上方提供犧牲材料還包括:提供由硅制成的犧牲材料,并且提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:提供由SiGe化合物材料制成的納米線材料。

優(yōu)選地,該方法還包括:在納米線材料的頂部上方形成硬掩模。

優(yōu)選地,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:除了犧牲材料中被硬掩模覆蓋的部分之外,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料。

優(yōu)選地,該方法還包括:去除硬掩模以暴露犧牲材料。

優(yōu)選地,該方法還包括:在提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料,以提供至少兩個(gè)凹槽。

優(yōu)選地,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:在至少兩個(gè)凹槽中提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。

優(yōu)選地,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:在納米線材料的中心區(qū)域處蝕刻納米線材料,以提供納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。

優(yōu)選地,該方法還包括:在提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料以提供一凸部。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí),根據(jù)以下詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐,各個(gè)部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上,為了清楚的討論,可以任意地增加或減小各個(gè)部件的尺寸。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的納米線的形成方法的流程圖。

圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖4A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖4B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖7A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形(bare)納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖7B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖8A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖8B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖9B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖10A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的在制造垂直全環(huán)柵晶 體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖10B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖11A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖11B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。

圖12至圖16是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖17至圖20是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖21至圖25是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖26是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造鰭過程中的一個(gè)階段的截面圖。

圖27是根據(jù)一些實(shí)施例的另一個(gè)形成納米線的方法的流程圖。

圖28是根據(jù)一些實(shí)施例的納米線的形成方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?,用于?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述組件或配置的特定實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然,這些僅是實(shí)例并且不旨在限制本發(fā)明。例如,在以下描述中,在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例,也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附件部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。此外,本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。這些重復(fù)是為了簡化和清楚的目的,并且其本身并不表示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外,為了便于描述,本文中可以使用諸如“在…下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等的空間關(guān)系術(shù)語以描述如圖所示的一個(gè) 元件或部件與另一個(gè)元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外,空間關(guān)系術(shù)語旨在包括使用或操作過程中的器件的不同的方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位),并且本文所使用的空間關(guān)系描述符可同樣地進(jìn)行相應(yīng)的解釋。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的納米線的形成方法的流程圖。如圖1所示,方法100開始于提供襯底(諸如,襯底202)(步驟102)。然后,在襯底上方提供犧牲材料(諸如,犧牲材料204)(步驟104)。提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料(諸如材料302)(步驟106)。去除犧牲材料,以提供由納米線材料制成的兩條對稱納米線(步驟108)。

圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖2A和圖2B所示,提供襯底202(例如,圖1的步驟102)。襯底202的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

在襯底202上方提供犧牲凸部204(例如,圖1的步驟104)。犧牲凸部204的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。在一些實(shí)施例中,犧牲凸部204呈圓形,并具有大約30至70nm的高度和大約17nm的直徑。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部204的頂面上方提供由SiCN制成的硬掩模206。

襯底202、犧牲凸部204和硬掩模206的形成可通過以下方法來實(shí)現(xiàn):(1)自底向上地形成具有襯底、氧化物層、SiOC層、硅抗反射涂層和光刻膠的多層結(jié)構(gòu);(2)利用光刻膠來圖案化硅抗反射涂層和SiOC層;(3)圖案化氧化物層,并去除SiOC層和硅抗反射涂層;(4)在通過圖案化氧化物層所產(chǎn)生的凹槽中填充SiCN部分;(5)去除氧化物層以暴露襯底;以及(6)修整SiCN部分并且回蝕襯底以形成具有硬掩模的犧牲凸部。

圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的示 例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖3A和圖3B所示,提供關(guān)于犧牲材料204對稱的納米線材料302(例如,圖1的步驟106)。在一些實(shí)施例中,環(huán)形納米線材料302環(huán)繞犧牲凸部204。在一些實(shí)施例中,除了犧牲凸部204被硬掩模206覆蓋的部分以外,可通過在犧牲凸部204和襯底202上共形外延生長納米線材料302來形成1nm至20nm厚度的納米線材料302。用于外延生長的示例性條件包括:10托至20托的壓力,570℃至600℃的溫度以及包括100sccm至600sccm的GeH4、100sccm至600sccm的SiCl2H2和50sccm至200sccm的HCl的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中,納米線材料302是SiGe,并且犧牲凸部204和襯底202由硅制成。

圖4A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖4B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖4A和圖4B所示,通過使用干蝕刻(諸如,具有F基或Cl基的氣體反應(yīng)物的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)、TCP(變壓器耦合等離子體)、ECR(電子回旋共振)或RIE(反應(yīng)離子蝕刻))來去除硬掩模206以暴露作為芯軸的犧牲凸部204。

圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖5A和圖5B所示,去除犧牲凸部204,以暴露納米線材料302的內(nèi)表面502。在納米線材料302是SiGe且犧牲凸部204由硅制成的情況下,可通過使用NH4OH來實(shí)現(xiàn)犧牲凸部204的去除,以選擇性地去除犧牲凸部204而同時(shí)保持納米線材料302。

圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的環(huán)形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖6A和圖6B所示,除了被形成為環(huán)形納米線602和604的部分之外,通過使用干蝕刻(諸如,具有F基或Cl基的氣體反應(yīng)物的ICP (感應(yīng)耦合等離子體)、TCP(變壓器耦合等離子體)、ECR(電子回旋共振)或RIE(反應(yīng)離子蝕刻))來去除納米線材料302。環(huán)形納米線602基本相對于其中心對稱,并且用于垂直全環(huán)柵晶體管。環(huán)形納米線602的材料不同于襯底202的材料。在一些實(shí)施例中,在形成關(guān)于犧牲凸部204對稱的納米線材料302(圖1的步驟106)之前,可以將犧牲凸部204縮減。在一些實(shí)施例中,可以在形成環(huán)形納米線602之后通過使用各向同性蝕刻來縮減環(huán)形納米線602。

在一些實(shí)施例中,可以不設(shè)置硬掩模206。相反,可以通過在犧牲凸部204(包括其頂部)和襯底202上外延生長納米線材料302來設(shè)置納米線材料302。然后,通過使用CMP工藝或干蝕刻來去除納米線材料302中位于犧牲凸部204頂部上方的部分以暴露犧牲凸部204。

此外,可以對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)執(zhí)行多次工藝,諸如,提供與環(huán)形納米線602和604相鄰的柵極氧化物,以及提供與柵極氧化物相鄰的柵極金屬。

圖7A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖7B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖7A和圖7B所示,提供襯底702(例如,圖1的步驟102)。襯底702的材料可以包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

在襯底702上方提供犧牲凸部704(例如,圖1的步驟104)。犧牲凸部704的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。在一些實(shí)施例中,犧牲凸部704是條形(bare shape),并具有約30nm至70nm的高度和約17nm的厚度。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部704的頂部上方提供由SiCN制成的硬掩模706。

襯底702、犧牲凸部704和硬掩模706的形成可通過以下處理實(shí)現(xiàn):(1)自底向上地形成具有襯底、氧化物層、SiOC層、硅抗反射涂層和光刻膠的多層結(jié)構(gòu);(2)通過使用光刻膠來圖案化硅抗反射涂層和SiOC層;(3)圖案化氧化物層,并且去除SiOC層和硅抗反射涂層;(4)在通過圖 案化氧化物層而生成的凹槽中填充SiCN部分;(5)去除氧化物層以暴露襯底;以及(6)修整SiCN部分并且回蝕襯底以形成具有硬掩模的犧牲凸部。

圖8A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖8B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖8A和圖8B所示,提供關(guān)于犧牲凸部704對稱的納米線材料802(例如,圖1的步驟106)。在一些實(shí)施例中,條形的納米線材料802覆蓋犧牲凸部704的側(cè)壁。在一些實(shí)施例中,可通過在犧牲凸部704和襯底702上共形外延生長納米線材料802來形成約1nm至20nm厚度的納米線材料802。用于外延生長的示例性條件包括:10托至20托的壓力,570℃至600℃的溫度以及包括100sccm至600sccm的GeH4、100sccm至600sccm的SiCl2H2和50sccm至200sccm的HCl的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中,納米線材料802是SiGe,并且犧牲凸部704由硅制成。

圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖9B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖9A和圖9B所示,通過使用稀釋HF或者通過使用干蝕刻(諸如,具有F基或Cl基的氣體反應(yīng)物的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)、TCP(變壓器耦合等離子體)、ECR(電子回旋共振)或RIE(反應(yīng)離子蝕刻))來去除硬掩模706,以暴露作為芯軸的犧牲凸部704。

圖10A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖10B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖10A和圖10B所示,去除犧牲凸部704以暴露納米線材料802的內(nèi)表面1002(例如,內(nèi)側(cè)壁)。在納米線材料802是SiGe且犧牲凸部704由硅制成的情況下,可通過使用NH4OH來實(shí)現(xiàn)犧牲凸部704的去除,以選擇性地去除犧牲凸部704而同時(shí)保持納米線材料802。

圖11A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體 管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。圖11B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造垂直全環(huán)柵晶體管的條形納米線過程中的一個(gè)階段的頂視圖。如圖11A和圖11B所示,除了將形成為條形納米線1102和1104的部分之外,通過使用干蝕刻(諸如,具有F基或Cl基的氣體反應(yīng)物的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)、TCP(變壓器耦合等離子體)、ECR(電子回旋共振)或RIE(反應(yīng)離子蝕刻))去除納米線材料802,以提供垂直全環(huán)柵晶體管的由納米線材料制成的兩個(gè)條形的對稱納米線1102、1104(例如,圖1的步驟108)。在實(shí)施例中,對稱的條形納米線1102、1104均具有相同的尺寸。

在一些實(shí)施例中,在提供關(guān)于犧牲凸部704對稱的納米線材料802(例如,圖1的步驟106)之前,可以將犧牲凸部704縮減。在一些實(shí)施例中,可以在形成條形納米線1102之后將納米線1102縮減。

此外,可以對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)執(zhí)行多次工藝,諸如,提供與條形納米線1102和1104相鄰的柵極氧化物,以及提供與柵極氧化物相鄰的柵極金屬。

圖12是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖12所示,提供襯底1202(例如,圖1的步驟102)。襯底1202的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

在襯底1202上方提供犧牲凸部1204(例如,圖1的步驟104)。犧牲凸部1204的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部1204的頂部上方提供由SiCN制成的硬掩模1206。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部1204和另一個(gè)犧牲凸部1210之間形成淺溝槽隔離部件1208。

圖13是根據(jù)一些實(shí)施例的在示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造用于水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖13所示,選擇性地部分去除犧牲凸部1204,以產(chǎn)生兩個(gè)凹槽1302、1304。在犧牲凸部1204由硅制成的情況下,可通過使用NH4OH來實(shí)現(xiàn)犧牲凸部1204的去除。

圖14是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖14所示,提供關(guān)于犧牲凸部1204對稱且還位于凹槽1302、1304中的納米線材料1402(例如,圖1的步驟106)。在一些實(shí)施例中,可通過共形外延生長納米線材料1402來形成納米線材料1402。用于外延生長的示例性條件包括:10托至20托的壓力,570℃至600℃的溫度以及包括100sccm至600sccm的GeH4、100sccm至600sccm的SiCl2H2和50sccm至200sccm的HCl的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中,納米線材料1402是SiGe,并且犧牲凸部1204由硅制成。

圖15是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖15所示,通過使用稀釋HF或者通過使用干蝕刻(諸如,具有F基或Cl基的氣體反應(yīng)物的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)、TCP(變壓器耦合等離子體)、ECR(電子回旋共振)或RIE(反應(yīng)離子蝕刻))去除硬掩模1206,以暴露犧牲凸部1204。

圖16是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖16所示,通過使用NH4OH去除犧牲凸部1204以暴露納米線材料1402的內(nèi)表面1606并且產(chǎn)生兩條對稱的納米線1602和1604(例如,圖1的步驟108),以選擇性地去除犧牲凸部1204而同時(shí)保持納米線材料1402。在實(shí)施例中,對稱的納米線1602、1604均具有相同的尺寸。

圖17是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖17所示,提供襯底1702(例如,圖1的步驟102)。襯底1702的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

在襯底1702上方提供犧牲凸部1704(例如圖1的步驟104)。犧牲凸部1704的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。提供關(guān)于犧牲凸部1704對稱(例如,圖1的步驟106)且位于犧牲凸部1704的頂部上方的納米線材料1706。在一些實(shí)施例中,可通過外延生長來形成納米 線材料1706。用于外延生長的示例性條件包括:10托至20托的壓力,570℃至600℃的溫度以及包括100sccm至600sccm的GeH4、100sccm至600sccm的SiCl2H2和50sccm至200sccm的HCl的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中,納米線材料1706是SiGe,并且犧牲凸部1704由硅制成。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部1704和另一犧牲凸部1710之間形成淺溝槽隔離部件1708。

圖18是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖18所示,通過使用濕蝕刻(例如,利用TMAH或KOH),納米線材料1706在其中心區(qū)域處被蝕刻以產(chǎn)生兩條獨(dú)立的納米線1802和1804并且暴露犧牲凸部1704的頂面。

圖19是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖19所示,蝕刻STI 1708,以暴露犧牲凸部1704的側(cè)壁。

圖20是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖20所示,通過NH4OH去除犧牲凸部1704以產(chǎn)生兩條對稱的納米線1802和1804(例如,圖1的步驟108),并暴露納米線1802的內(nèi)表面2002(例如,底面)。在實(shí)施例中,對稱納米線1802、1804均都具有相同的尺寸。

圖21是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖21所示,提供襯底2102(例如,圖1的步驟102)。襯底2102的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

在襯底2102上方提供犧牲凸部2104(例如圖1的步驟104)。犧牲凸部2104的材料可包括諸如Si、SiGe、Ge或III-V族元素的化合物(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。在一些實(shí)施例中,在犧牲凸部2104和另一犧牲凸部2110之間形成淺溝槽隔離2108。

圖22是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖22所示,選擇性地部分去除犧牲凸部2104以產(chǎn)生更小的凸部2202。

圖23是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖23所示,提供關(guān)于犧牲凸部2104對稱的U形納米線材料2302(例如,圖1的步驟106),并且納米線材料2302還環(huán)繞更小的凸部2202。在一些實(shí)施例中,可以通過共形外延生長來形成納米線材料2302。用于外延生長的示例性條件包括:10托至20托的壓力,570℃至600℃的溫度以及包括100sccm至600sccm的GeH4、100sccm至600sccm的SiCl2H2和50sccm至200sccm的HCl的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中,納米線材料2302是SiGe,并且犧牲凸部2104由硅制成。

圖24是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。通過使用CMP工藝或干蝕刻去除部分納米線材料2302,以暴露更小的凸部2202,并且產(chǎn)生兩條獨(dú)立的納米線2402和2404。

圖25是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制造水平全環(huán)柵晶體管的納米線過程中的一個(gè)階段的截面圖。如圖25所示,通過使用NH4OH,去除犧牲凸部2104中包括更小的凸部2202的部分,以產(chǎn)生兩條獨(dú)立的納米線2402和2404(例如,圖1的步驟108),并且暴露納米線材料2402的內(nèi)表面2502和底面2504,從而選擇性地去除犧牲凸部2104而同時(shí)保持納米線2402和2404。在實(shí)施例中,對稱的納米線2402、2404均具有相同的尺寸。

圖26是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的在制造鰭過程中的一個(gè)階段的截面圖。這里不再重復(fù)與圖21至圖24類似的用于形成鰭的步驟。如圖26所示,從圖24繼續(xù),通過使用NH4OH,去除更小的凸部2202以產(chǎn)生兩條獨(dú)立的納米線2602和2604(例如,圖1的步驟108),并暴露材料2302的內(nèi)表面2606,從而選擇性地去除犧牲凸部2104而同時(shí)保持鰭2602和2604。在實(shí)施例中,對稱的納米線2602、2604均具有相同的尺寸。

圖27是根據(jù)一些實(shí)施例的形成納米線方法的流程圖。如圖27所示,方法2700開始于提供襯底(步驟2702)。然后,在襯底上方提供第一犧牲材料(步驟2704)。提供關(guān)于第一犧牲材料對稱的第二犧牲材料(步驟2706)。去除第一犧牲材料以產(chǎn)生第二犧牲材料的兩個(gè)獨(dú)立的部分(步驟 2708)。提供關(guān)于第二犧牲材料對稱的納米線材料(步驟2710)。去除第二犧牲材料以產(chǎn)生納米線的四個(gè)對稱的部分(步驟2712)。

圖28是根據(jù)一些實(shí)施例的形成納米線的方法的流程圖。如圖28所示,方法2800開始于提供襯底(諸如襯底202)(步驟2802)。然后,在襯底上方提供犧牲材料(諸如犧牲材料204)(步驟2804)。提供與犧牲材料相鄰的納米線材料(諸如材料302)(步驟2806)。去除犧牲材料,以暴露納米線材料的內(nèi)表面(步驟2808)。

在一些實(shí)施例中,提供與犧牲材料相鄰的納米線材料的操作還包括:通過使用外延生長,提供與犧牲材料相鄰的納米線材料。在一些實(shí)施例中,在襯底上方提供犧牲材料的操作還包括:提供由硅制成的犧牲材料,并且提供與犧牲材料相鄰的納米線材料還包括:提供由SiGe化合物材料制成的納米線材料。

在一些實(shí)施例中,去除犧牲材料以暴露納米線材料的內(nèi)表面的操作還包括:通過使用氫氧化銨(NH4OH)來選擇性地蝕刻犧牲材料而不去除納米線材料。方法2800還包括在納米線材料的頂部上方形成硬掩模。在一些實(shí)施例中,提供與犧牲材料相鄰的納米線材料的操作還包括:除了犧牲材料中被硬掩模覆蓋的部分,提供與犧牲材料的其他部分相鄰的納米線材料。

方法2800還包括去除硬掩模以暴露犧牲材料。方法2800還包括通過各向同性蝕刻縮減納米線材料。在一些實(shí)施例中,在襯底上方提供犧牲材料的操作還包括:通過使用與襯底相同的材料來提供犧牲材料。方法2800還包括:在提供與犧牲材料相鄰的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料以提供至少兩個(gè)凹槽。在一些實(shí)施例中,提供與犧牲材料相鄰的納米線材料的操作還包括:在凹槽中分別提供與犧牲材料相鄰的納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。

在一些實(shí)施例中,提供與犧牲材料相鄰的納米線材料的操作還包括:在納米線材料的中心區(qū)域處蝕刻納米線材料以提供納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。方法2800還包括:在提供與犧牲材料相鄰的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料以提供凸部。

在一些實(shí)施例中,去除犧牲材料以暴露納米線材料的內(nèi)表面的操作還 包括:去除犧牲材料,以暴露納米線材料的內(nèi)側(cè)壁。在一些實(shí)施例中,去除犧牲材料以暴露納米線材料的內(nèi)表面還包括:去除犧牲材料,以暴露納米線材料的底面。方法2800還包括:提供與納米線材料相鄰的柵極氧化物,以及提供與柵極氧化物相鄰的柵極金屬。

在一些實(shí)施例中,犧牲凸部由硅制成,并且納米線由SiGe制成。在一些實(shí)施例中,納米線是共形外延生長的。納米線材料或鰭材料不受限制,可以是Si、SiGe、Ge或III-V族元素材料(InP、GaAs、AlAs、InAs、InAlAs、InGaAs、InSb、GaSb、InGaSb)。

返回圖1,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:通過使用外延生長,提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料。在襯底上方提供犧牲材料的操作還包括:提供由硅制成的犧牲材料,并且相提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料還包括:提供由SiGe化合物材料制成的納米線材料。

方法100還包括在納米線材料的頂部上方形成硬掩模。提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料的操作還包括:除了犧牲材料中被硬掩模覆蓋的部分,提供關(guān)于于犧牲材料的其他部分對稱的納米線材料。方法100還包括去除硬掩模以暴露犧牲材料。

方法100還包括:在提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料以提供至少兩個(gè)凹槽。提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料的操作還包括:在凹槽中分別提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。

提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料的操作還包括:在納米線材料的中心區(qū)域處蝕刻納米線材料以提供納米線材料的至少兩個(gè)獨(dú)立的部分。方法100還包括:在提供關(guān)于犧牲材料對稱的納米線材料之前,蝕刻犧牲材料以提供凸部。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:襯底;犧牲凸部,位于襯底上方;硬掩模,位于犧牲凸部的頂部上方;以及納米線,環(huán)繞犧牲凸部。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,提供了一種納米線的形成方法。該方法包括以下操作:提供襯底;在襯底上方提供犧牲材料;提供與犧牲材料相鄰的納米 線材料;以及去除犧牲材料以暴露納米線材料的內(nèi)表面。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,提供了一種納米線的形成方法。該方法包括:提供襯底;在襯底上方提供第一犧牲材料;提供與第一犧牲材料相鄰的第二犧牲材料;去除第一犧牲材料以產(chǎn)生第二犧牲材料的兩個(gè)獨(dú)立的部分;提供與第二犧牲材料相鄰的納米線材料;以及去除第二犧牲材料以產(chǎn)生納米線材料的四個(gè)獨(dú)立的部分。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,提供了一種納米線的形成方法。該方法包括以下操作:提供襯底;在襯底上方提供由硅制成的犧牲材料;通過使用共形外延生長,提供與犧牲材料相鄰的由SiGe制成的納米線材料;以及通過使用氫氧化銨去除犧牲材料以暴露納米線材料的內(nèi)表面,而不去除納米線材料。

根據(jù)另一實(shí)施例,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括:襯底;第一納米線,位于襯底上方;以及第二納米線,位于襯底上方并與第一納米線基本對稱。

根據(jù)另一實(shí)施例,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括:襯底;環(huán)形納米線,位于襯底上方并且相對于其中心基本對稱。

上面論述了多個(gè)實(shí)施例的部件,使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,可以容易地使用本發(fā)明為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其他用于執(zhí)行與本文所述實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該意識到,這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍,并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以進(jìn)行各種變化、替換和改變。

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