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應(yīng)變半導(dǎo)體納米線的制作方法

文檔序號:8414163閱讀:316來源:國知局
應(yīng)變半導(dǎo)體納米線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),具體地涉及應(yīng)變半導(dǎo)體納米線及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]場效應(yīng)晶體管的溝道部分中的應(yīng)變已知會改變載流子的迀移率。例如,溝道中的壓縮應(yīng)變增大P型場效應(yīng)晶體管中空穴的迀移率,而溝道中的拉伸應(yīng)變增大η型場效應(yīng)晶體管中電子的迀移率。然而,由于半導(dǎo)體納米線的小橫向尺寸,向半導(dǎo)體納米線中引入應(yīng)變已很困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在絕緣體層之上形成半導(dǎo)體襯墊(pad)部的對所橫向鄰接的至少一條半導(dǎo)體納米線。部分所述絕緣體層從所述至少一條半導(dǎo)體納米線下方被蝕刻,以使所述至少一條半導(dǎo)體納米線懸置。在所述至少一條半導(dǎo)體納米線之上沉積臨時填充材料,并且該臨時填充材料被平面化以使所述半導(dǎo)體襯墊部的對的頂面物理暴露。在所述半導(dǎo)體襯墊部的對內(nèi)形成溝槽,并且用應(yīng)力產(chǎn)生材料填充所述溝槽。隨后去除所述臨時填充材料。所述至少一條半導(dǎo)體納米線以拉伸應(yīng)變或壓縮應(yīng)變沿縱長(lengthwise)方向發(fā)生應(yīng)變。
[0004]根據(jù)本公開的一方面,提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括絕緣體層,該絕緣體層包含兩個基座(pedestal)部,所述兩個基座部在該兩個基座部之間的頂面上方突出。此外,所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括連續(xù)(contiguous)半導(dǎo)體材料部,其包含覆蓋在所述兩個基座部中的一個上的第一半導(dǎo)體襯墊部、覆蓋在所述兩個基座部中的另一個上的第二半導(dǎo)體襯墊部、以及半導(dǎo)體納米線,所述半導(dǎo)體納米線與所述第一和第二半導(dǎo)體襯墊部的側(cè)壁毗連并且懸置在所述頂面之上。另外,所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少一個應(yīng)力產(chǎn)生材料部,所述應(yīng)力產(chǎn)生材料部被嵌入在所述第一半導(dǎo)體襯墊部和所述第二半導(dǎo)體襯墊部中的一者內(nèi)的溝槽中。所述半導(dǎo)體納米線通過由所述至少一個應(yīng)力產(chǎn)生材料部所產(chǎn)生的應(yīng)力而沿著縱長方向發(fā)生應(yīng)變。
[0005]根據(jù)本公開的另一方面,提供了一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。在絕緣體層上形成半導(dǎo)體材料部。所述半導(dǎo)體材料部包括第一半導(dǎo)體襯墊部、與所述第一半導(dǎo)體襯墊部橫向間隔開的第二半導(dǎo)體襯墊部、以及與所述第一和第二半導(dǎo)體襯墊部的側(cè)壁毗連且懸置在所述絕緣體層之上的半導(dǎo)體納米線。所述絕緣體層包括伏于所述第一和第二半導(dǎo)體襯墊部下方的兩個基座部。在所述第一和第二半導(dǎo)體襯墊部中的至少一者內(nèi)形成至少一個溝槽。通過用應(yīng)力產(chǎn)生材料填充所述至少一個溝槽,使所述半導(dǎo)體納米線沿著縱長方向發(fā)生應(yīng)變。
【附圖說明】
[0006]圖1A是根據(jù)本公開的第一實施例的包括絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0007]圖1B是沿著圖1A的垂直面B-B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0008]圖1C是沿著圖1A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0009]圖2A是根據(jù)本公開的第一實施例的包括含鰭(fin-containing)半導(dǎo)體部的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0010]圖2B是沿著圖2A的垂直面B-B’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0011]圖2C是沿著圖2A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0012]圖3A是根據(jù)本公開的第一實施例的在使絕緣體層的物理暴露表面凹陷之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0013]圖3B是沿著圖3A的垂直面B-B’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0014]圖3C是沿著圖3A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0015]圖4A是根據(jù)本公開的第一實施例的在將半導(dǎo)體鰭轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體納米線的退火之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0016]圖4B是沿著圖4A的垂直面B-B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0017]圖4C是沿著圖4A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0018]圖5A是根據(jù)本公開的第一實施例的在沉積平面化材料層之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0019]圖5B是沿著圖5A的垂直面B-B’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0020]圖5C是沿著圖5A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0021]圖6A是根據(jù)本公開的第一實施例的在半導(dǎo)體襯墊部內(nèi)形成溝槽之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0022]圖6B是沿著圖6A的垂直面B-B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0023]圖6C是沿著圖6A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0024]圖7A是根據(jù)本公開的第一實施例的在用應(yīng)力產(chǎn)生材料填充溝槽之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0025]圖7B是沿著圖7A的垂直面B_B’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0026]圖7C是沿著圖7A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0027]圖8A是根據(jù)本公開的第一實施例的在去除平面化材料層且形成柵極結(jié)構(gòu)之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0028]圖8B是沿著圖8A的垂直面B-B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0029]圖SC是沿著圖8A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0030]圖8D是沿著圖8A的垂直面D-D’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0031]圖9A是根據(jù)本公開的第一實施例的在形成電介質(zhì)間隔物(spacer)之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0032]圖9B是沿著圖9A的垂直面B-B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0033]圖9C是沿著圖9A的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0034]圖9D是沿著圖9A的垂直面D-D’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0035]圖1OA是根據(jù)本公開的第一實施例的在形成源極區(qū)和漏極區(qū)之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0036]圖1OB是沿著圖1OA的垂直面B_B’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0037]圖1OC是沿著圖1OA的垂直面C-C’的第一不例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0038]圖1OD是沿著圖1OA的垂直面D_D’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0039]圖1IA是根據(jù)本公開的第一實施例的在形成接觸層級(level)電介質(zhì)層和各種接觸過孔(via)結(jié)構(gòu)之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0040]圖1lB是沿著圖1lA的垂直面B-B’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0041]圖1lC是沿著圖1lA的垂直面C-C’的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0042]圖12A是根據(jù)本公開的第二實施例的在形成一次性(disposable)柵極結(jié)構(gòu)之后的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0043]圖12B是沿著圖12A的垂直面B_B’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0044]圖12C是沿著圖12A的垂直面C_C’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0045]圖12D是沿著圖12A的垂直面D_D’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0046]圖13A是根據(jù)本公開的第二實施例的在形成平面化電介質(zhì)層和用替代柵極結(jié)構(gòu)替代一次性柵極結(jié)構(gòu)之后的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0047]圖13B是沿著圖13A的垂直面B_B’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0048]圖13C是沿著圖13A的垂直面C_C’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0049]圖14A是根據(jù)本公開的第二實施例的在形成接觸層級電介質(zhì)層和各種接觸過孔結(jié)構(gòu)之后的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0050]圖14B是沿著圖14A的垂直面B_B’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0051]圖14C是沿著圖14A的垂直面C_C’的第二示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0052]圖15A是根據(jù)本公開的第三實施例的在形成接觸層級電介質(zhì)層和各種接觸過孔結(jié)構(gòu)之后的第三示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的自頂向下視圖。
[0053]圖15B是沿著圖15A的垂直面B_B’的第三示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0054]圖15C是沿著圖15A的垂直面C_C’的第三示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直橫截面圖。
[0055]圖16A是根據(jù)本公開的第三實施例的在形成接觸層級電介質(zhì)層和各種接觸過孔結(jié)構(gòu)之后的第一示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一變型例的自頂向
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