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具有用于源極和漏極的支撐結(jié)構(gòu)的納米線mosfet的制作方法_2

文檔序號:8262165閱讀:來源:國知局
的蝕刻停止層,所述蝕刻停止層包括介于所述半導(dǎo)體襯底與所述源極區(qū)和漏極區(qū)之間的支撐結(jié)構(gòu),其中,所述懸空的納米線溝道通過蝕刻所述懸空的納米線溝道下面的犧牲材料形成,所述蝕刻對于所述犧牲材料具有選擇性以防止將所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)下面的所述蝕刻停止層去除。
【附圖說明】
[0029]圖1A、圖1B、圖1C以及圖1D是示出了制造圍柵(GAA)基于納米線場效應(yīng)晶體管(FET)的示例性方法的示意圖。
[0030]圖2A、圖2B、圖2C以及圖2D是示出了制造具有包括未摻雜硅層的蝕刻停止層的基于納米線的FET的示例性方法的示意圖。
[0031]圖3A、圖3B、圖3C以及圖3D是示出了制造具有包括摻硼的硅層的蝕刻停止層的基于納米線的FET的示例性方法的示意圖。
[0032]圖4是示出了形成納米線場效應(yīng)晶體管器件的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1A、圖1B、圖1C和圖1D是示出制造圍柵(GAA)納米線溝道場效應(yīng)晶體管(FET)的示例性方法的示意圖。如圖1A和圖1C所示,該基于納米線的FET可包括源極區(qū)104、漏極區(qū)106以及連接該源極區(qū)104和漏極區(qū)106的納米線溝道102。除了其他材料之外,源極區(qū)104和漏極區(qū)106每個都可包括磷化硅(SiP)。除了其他類型之外,該納米線溝道102可包括硅納米線。在完整的制造狀態(tài)下,柵極(未在圖1A至圖1D中示出)可圍繞(例如,環(huán)繞)納米線溝道102,其中,柵極可用于調(diào)整流經(jīng)源極區(qū)104和漏極區(qū)106之間的納米線溝道102的電流。
[0034]圖1A可示出在制造基于納米線的FET過程中的示例性中間階段的截面圖。具體地,圖1A可示出FET在去除偽柵結(jié)構(gòu)之后的狀態(tài),其中,偽柵結(jié)構(gòu)的去除限定了將器件的納米線溝道102從源極區(qū)104和漏極區(qū)106中區(qū)分開的溝槽138。如圖1A中所示,層間介電(ILD)層118可形成在源極區(qū)104和漏極區(qū)106之上??蛇x的間隔件120可形成在溝槽138中,其中間隔件120可設(shè)置在源極區(qū)104和漏極區(qū)106與將要形成在溝槽138中的器件柵極之間。除了其他功能之外,間隔件120可用于使完工的器件中的寄生電容最小化,并且可防止柵極-源/漏極之間的短路。間隔件120還用以使柵極偏離源極區(qū)104和漏極區(qū)106
一定距離。
[0035]犧牲層114可形成在納米線溝道102的下方,其中犧牲層114基本形成在半導(dǎo)體襯底的上方。半導(dǎo)體襯底可包括具有第一導(dǎo)電類型(例如,P型或N型)的阱112,其中阱112可通過離子注入工藝形成。例如,半導(dǎo)體襯底可以是塊狀N型硅晶圓,而阱112可以是P型阱。相反地,半導(dǎo)體襯底可以是塊狀P型硅晶圓,而阱112可以是N型阱。在其他實例中,阱112可以與半導(dǎo)體襯底具有相同的導(dǎo)電類型。此外,在其他實例中,半導(dǎo)體襯底可以是絕緣體上半導(dǎo)體或者絕緣體上硅(SOI)襯底。在阱112中,反穿通(APT)層116可通過注入工藝形成。APT層116可用于減小FET器件中的穿通(例如,其中零柵偏壓漏極電流隨著Vds增大而增大),并且APT層116可以具有第一導(dǎo)電類型或者第二導(dǎo)電類型。因此,犧牲層114可基本形成在半導(dǎo)體襯底的阱112和APT層116的上方。
[0036]可以通過蝕刻納米線溝道102下方的犧牲層114來將納米線溝道102從半導(dǎo)體襯底上釋放出來(例如,形成懸空的納米線溝道102)。這在圖1C中示出,其中已經(jīng)將犧牲層114蝕刻掉,從而在犧牲層114的位置處留出空區(qū)124。犧牲層114可包括例如硅鍺(SiGe),其中鍺可包括硅鍺合金的20%至55% (例如,SihGex,其中X在約20%至55%的范圍內(nèi))。例如,可利用化學(xué)腐蝕劑或者利用干法蝕刻工藝對犧牲層114進行蝕刻以形成圖1C中的空區(qū) 124。
[0037]圖1A和圖1C還示出了形成在該結(jié)構(gòu)的源極區(qū)104和漏極區(qū)106下方的蝕刻停止層108和110。蝕刻停止層108和110可包括位于半導(dǎo)體襯底與源極區(qū)104和漏極區(qū)106之間的支撐結(jié)構(gòu),其中該結(jié)構(gòu)在蝕刻犧牲層114之前和之后支撐源極區(qū)104和漏極區(qū)106。蝕刻停止層108和110可由例如摻碳的硅組成??衫猛庋由L工藝來形成用于蝕刻停止層108和110的摻碳的硅。
[0038]可對蝕刻停止層108和110進行選擇以包括相對于犧牲層114具有高蝕刻速率選擇性的材料。蝕刻速率選擇性可被定義為目標(biāo)材料(即,此處指要被蝕刻的犧牲層114)的蝕刻速率與其他材料(即,此處指在蝕刻犧牲層114的過程中優(yōu)選不被蝕刻的蝕刻停止層108和110)的蝕刻速率的比率。因此,可選擇蝕刻停止層108和110,使得當(dāng)犧牲層114被蝕刻成使得納米線溝道102懸空時,以相比于犧牲層114大幅降低的蝕刻速率來蝕刻蝕刻停止層108和110。在摻碳的硅和SiGe之間存在高的蝕刻速率選擇性,使得當(dāng)SiGe用作犧牲層114時,摻碳的硅可為適于蝕刻停止層108和110的材料。使用蝕刻停止層108和110可以防止在去除犧牲層114的過程中在源極區(qū)104和漏極區(qū)106下面的鉆蝕。
[0039]在不使用蝕刻停止層108和110的用于基于納米線的FET器件的傳統(tǒng)制造技術(shù)中,犧牲層114可在源極區(qū)104和漏極區(qū)106的下方延伸。在這種傳統(tǒng)的制造技術(shù)中,當(dāng)蝕刻犧牲層114時,可在源極區(qū)104和漏極區(qū)106的下方發(fā)生鉆蝕。鉆蝕可引起對源極區(qū)104和漏極區(qū)106下方的犧牲層114進行蝕刻,這種蝕刻可能是不期望的并且可造成源極區(qū)104和漏極區(qū)106缺少結(jié)構(gòu)性支撐。例如,在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中,蝕刻可能是各向同性的,從而在源極區(qū)104和漏極區(qū)106的下方造成明顯的鉆蝕。通過使用蝕刻停止層108和110,蝕刻對于犧牲層114而言可以是有選擇性的,從而基本防止了蝕刻停止層108和110的去除,并且基本防止了源極區(qū)104和漏極區(qū)106下方的鉆蝕。
[0040]在制造基于納米線的FET器件的過程中,蝕刻停止層108和110可提供其他功能。例如,在形成FET器件的過程中,可使用高溫處理(例如,高溫柵極圓化和氧化處理)。高溫處理可使得源極區(qū)104和漏極區(qū)106中的SiP向下擴散(例如,自上而下擴散)。在蝕刻停止層108和110包括摻碳的硅的示例性結(jié)構(gòu)中,蝕刻停止層108和110可作為SiP擴散停止層,從而基本上防止SiP在高溫處理中向下擴散。還可選擇具有高電阻率的蝕刻停止層108和110。例如,摻碳的硅可比未摻雜的硅具有更高的電阻率。因此,當(dāng)蝕刻停止層108和110中包含摻碳的硅時,較高的電阻率可使得摻碳的硅將源極區(qū)104、漏極區(qū)106或者納米線溝道102與形成在半導(dǎo)體襯底中的阱112 (例如,P阱)電隔離。
[0041]圖1B示出了圖1A中所示的結(jié)構(gòu)的截面切片,同時圖1A的結(jié)構(gòu)在圖1B中被旋轉(zhuǎn)了 90度。圖1D示出了圖1C中所示的結(jié)構(gòu)的截面切片,同時圖1C的結(jié)構(gòu)在圖1D中被旋轉(zhuǎn)了 90度。如圖1B和ID中所示,犧牲層114可設(shè)置在納米線溝道102的下面,從而當(dāng)去除犧牲層114時,可將納米線溝道102懸空在空區(qū)124之上。圖1B和圖1D還示出了半導(dǎo)體襯底122和形成在其中的阱112。半導(dǎo)體襯底可包括作為FET制造工藝的一部分而形成在其中的淺溝道隔離(STI)區(qū)域。在圖1B和圖1D的視圖中,溝槽138可由向下延伸至半導(dǎo)體襯底122的I
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