專利名稱：具有圓形形狀的納米線晶體管溝道的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底上的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)及其制造方法，更具體，涉及具有圓形形狀的，即，圓形的納米線溝道的FET及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的應(yīng)用擴(kuò)大，越來(lái)越需要高度地集成的和/或高速的半導(dǎo)體器件。隨著半導(dǎo)體器件的集成度增加，設(shè)計(jì)規(guī)則變得更小。由于減小的設(shè)計(jì)規(guī)則，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度相應(yīng)地減小。溝道長(zhǎng)度的減小可能導(dǎo)致短溝道效應(yīng)。溝道寬度的減小可能導(dǎo)致窄溝道效應(yīng)。短溝道效應(yīng)可能顯著地影響溝道區(qū)上的源/漏區(qū)中的電勢(shì)。窄溝道效應(yīng)通?？赡茉黾娱撝惦妷?。但是，就使用STI(淺溝槽隔離)的器件而言，溝道寬度太窄可能減小閾值電壓。這被稱為反向窄寬度效應(yīng)。為了防止短溝道效應(yīng)和/或狹窄溝道效應(yīng)的產(chǎn)生，已提出了具有新結(jié)構(gòu)的各種FET。
最近，在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，特別在納米尺寸技術(shù)的領(lǐng)域中，盡力增加晶體管的驅(qū)動(dòng)電流和減小短溝道效應(yīng)。通常，致力于使用幾種方法來(lái)獲得這些結(jié)果。這些努力的例子包括凹陷的溝道陣列晶體管(RCAT)、鰭型FET(FinFET)和全柵環(huán)繞晶體管(GAT)技術(shù)。
這些常規(guī)器件的每一種以及制造這些器件的相應(yīng)方法具有多個(gè)缺點(diǎn)。例如，該常規(guī)器件執(zhí)行快速操作的能力受到限制。而且，由于制造限制，例如，相對(duì)于在干法刻蝕過(guò)程中可以獲得的刻蝕深度，這些常規(guī)器件中的分開(kāi)溝道層的數(shù)目受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種具有一個(gè)或多個(gè)納米線溝道的FET及其制造方法，該FET基本上克服由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所引起的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步(preliminary)溝道區(qū)。刻蝕該初步溝道區(qū)，以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)的截面中具有拐角。
在一個(gè)實(shí)施例，該刻蝕在包含HCl和H2的一種或兩種的氣氛中執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，HCl的流速與H2的流速的比率為3∶7至1∶1。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，HCl與H2的流速比率是3∶5。
在一個(gè)實(shí)施例中，該刻蝕在600至900℃的溫度下執(zhí)行。該刻蝕可以執(zhí)行1至120秒的時(shí)間。該刻蝕可以在10至100Torr的氣壓下進(jìn)行。
在一個(gè)實(shí)施例中，該退火在包含H2的氣氛中進(jìn)行。該退火可以用以1至500sccm的流速引入的H2來(lái)執(zhí)行。該退火可以在600到900℃的溫度下執(zhí)行，更具體，在810℃的溫度下執(zhí)行。該退火可以執(zhí)行10到800秒的時(shí)間，更具體，執(zhí)行500秒。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括，在形成該初步溝道區(qū)以后，清洗該結(jié)構(gòu)，以從該結(jié)構(gòu)中去除氧化物。該清洗可以在包含H2、Ar和He的至少一種的氣氛中執(zhí)行。該清洗可以在600到900℃的溫度下執(zhí)行。該清洗可以在1至500sccm的氣體流速下執(zhí)行。該清洗可以執(zhí)行1至5分鐘的時(shí)間。該清洗可以在0.1至10Torr的氣壓下執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成溝道層和形成垂直地鄰接于該溝道層的犧牲層。在一個(gè)實(shí)施例中，該溝道層和該犧牲層被外延地形成。在一個(gè)實(shí)施例中，該溝道層是硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，該犧牲層是SiGe層。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括，修整溝道層為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。該修整可以包括刻蝕溝道層。刻蝕該溝道層可以包括化學(xué)干法刻蝕。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括，在溝道層和犧牲層上形成掩模層，該掩模層限定將FET溝道區(qū)分開(kāi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成多個(gè)垂直地鄰接于溝道層的犧牲層。該犧牲層可以包括SiGe。上犧牲層可以具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在刻蝕該初步溝道區(qū)和退火該刻蝕的初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
在一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕和退火步驟被執(zhí)行至少兩次。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在先的刻蝕步驟和下一個(gè)退火步驟之間的凈化步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括形成圍繞FET溝道區(qū)的柵極，該柵極可以包括多晶硅，也包括金屬。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在襯底上交替地層疊至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層。在耦合到交替地層疊的至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層的襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。該交替地層疊的至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層被構(gòu)圖，以形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)。至少一個(gè)犧牲層的剩余部分被除去。該初步溝道區(qū)被刻蝕，該刻蝕的初步溝道區(qū)被退火，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)的截面中具有拐角。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層被外延地形成。
在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)溝道層是硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)犧牲層是SiGe層。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括，將該至少一個(gè)溝道層修整為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，該至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。在一個(gè)實(shí)施例中，該修整包括刻蝕該至少一個(gè)溝道層。該刻蝕至少一個(gè)溝道層可以包括化學(xué)干法刻蝕。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括在該至少一個(gè)溝道層和該至少一個(gè)犧牲層上形成掩模層，該掩模層限定將FET溝道區(qū)分開(kāi)的區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成垂直地鄰接于溝道層的多個(gè)犧牲層。該犧牲層可以包括SiGe。在一個(gè)實(shí)施例中，上犧牲層具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在刻蝕初步溝道區(qū)和退火該刻蝕初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括形成圍繞FET溝道區(qū)的柵極。該柵極可以包括多晶硅。該柵極也可以包括金屬。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)。形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括(i)形成溝道層和形成垂直地鄰接于該溝道層的犧牲層，以及(ii)將溝道層修整為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。初步溝道區(qū)被刻蝕，以及該刻蝕的初步溝道區(qū)被退火，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，該初步溝道區(qū)的截面中具有拐角。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括，在形成初步溝道區(qū)以后，清洗該結(jié)構(gòu)，以從該結(jié)構(gòu)中除去氧化物。
在一個(gè)實(shí)施例中，該溝道層和該犧牲層被外延地形成。
該溝道層可以是硅層，該犧牲層可以是SiGe層。
在一個(gè)實(shí)施例中，該修整包括刻蝕溝道層。刻蝕該溝道層可以包括化學(xué)干法刻蝕。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成垂直地鄰接于溝道層的多個(gè)犧牲層。該犧牲層可以包括SiGe。上犧牲層可以具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在刻蝕該初步溝道區(qū)和退火該刻蝕的初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括形成圍繞FET溝道區(qū)的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極包括多晶硅。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極包括金屬。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。形成在源區(qū)和漏區(qū)間耦合的初步溝道區(qū)，形成初步溝道區(qū)包括(i)形成溝道層和形成垂直地鄰近于該溝道層的犧牲層，以及(ii)將溝道層修整為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。犧牲層的剩余部分被除去。該修整的溝道層被刻蝕，以及該刻蝕的溝道層被退火，以形成FET溝道層，該FET溝道層具有基本上圓形的截面形狀。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。形成在源區(qū)和漏區(qū)間耦合的初步溝道區(qū)，形成該初步溝道區(qū)包括形成溝道層和形成垂直地鄰近于該溝道層的犧牲層。犧牲層的剩余部分被除去。該初步溝道層被刻蝕，以及該刻蝕的初步溝道層被退火，以形成FET溝道層，該FET溝道層具有基本上圓形的截面形狀。
根據(jù)另一方面，該發(fā)明涉及一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)。初步溝道區(qū)被刻蝕，以及該刻蝕的初步溝道區(qū)被退火，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種具有半導(dǎo)體襯底和半導(dǎo)體襯底上的源區(qū)和漏區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合多個(gè)FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀，該FET溝道區(qū)被修整為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，至少一個(gè)FET溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。
在一個(gè)實(shí)施例中，該FET還包括在該FET溝道區(qū)上的柵介質(zhì)層。
在一個(gè)實(shí)施例中，該FET還包括圍繞FET溝道區(qū)的柵極。
在一個(gè)實(shí)施例中，該FET還包括柵極，該柵極多晶硅。在一個(gè)實(shí)施例中，該FET包括柵極，該柵極包括金屬。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種包括半導(dǎo)體襯底和半導(dǎo)體襯底上的源區(qū)和漏區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀，該FET溝道區(qū)被修整為希望的尺寸，以便在垂直于源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上，至少一個(gè)FET溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面偏移。
根據(jù)本發(fā)明，使用刻蝕工藝和用H2的退火工藝在FET中產(chǎn)生圓形形狀(圓形的)布線溝道。該制造FET的工藝減小在具有正方形形狀的納米線溝道的常規(guī)FET的拐角處發(fā)生的電場(chǎng)集中現(xiàn)象。在制造圓形形狀的納米線溝道中，在較低的溫度下執(zhí)行的H2退火。在高溫下執(zhí)行的退火導(dǎo)致納米線的形狀由于硅遷移效果可能導(dǎo)致FET溝道被切割或中斷。此外，用作犧牲層的最上的鍺化硅層可以具有比其他層更高的鍺的百分?jǐn)?shù)。這些導(dǎo)致在刻蝕期間防止最上的硅溝道層被消耗。金屬鑲嵌工藝可以用來(lái)形成自對(duì)準(zhǔn)的晶體管柵極。


由本發(fā)明的優(yōu)選方面的更多特定的描述將明白本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，如圖所示，其中在不同的視圖中，相同的參考標(biāo)記始終指相同的部分。這些圖不必按比例，重點(diǎn)是說(shuō)明本發(fā)明的原理。在圖中，為了清楚，放大了層的厚度和區(qū)域。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有圓的或圓形形狀的納米線溝道的FET的示意性頂部平面圖。
圖2A是圖1的FET的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖，沿圖1的線A-A′。
圖2B是圖2A的FET的實(shí)施例的示意性剖面圖，沿圖1的線B-B′。
圖3是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。
圖4B是圖4A的FET的實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線B-B′。
圖5是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。
圖6B是圖6A的FET的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線B-B′。
圖7是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。
圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明形成FET的圓形形狀的納米線溝道和柵極的工序的邏輯流程圖。
圖9A至9D是說(shuō)明形成本發(fā)明的納米線溝道和柵極的工序中的步驟的示意性透視圖。
圖10是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由正方形納米線溝道形成圓形納米線溝道的工序的詳細(xì)流程圖。
圖11A至11M是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造本發(fā)明的FET的工序中的步驟的示意性透視圖。
圖12A至12K是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例制造本發(fā)明的FET的工序中的步驟示圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，當(dāng)一個(gè)層描述為形成在另一層上或形成在襯底上時(shí)，該層可以形成在另一層上或襯底上，或在該層和另一層或襯底之間可以插入第三層。
圖1是根據(jù)該發(fā)明的實(shí)施例，具有圓的或圓形形狀的納米線溝道的FET的示意性頂部平面圖。圖2A是圖1的FET的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖，沿圖1的線A-A′。圖2B是圖2A的FET的實(shí)施例的示意性剖面圖，沿圖1的線B-B′。
參考圖1、2A和2B，本發(fā)明的FET結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底110。在襯底110上形成源區(qū)/漏區(qū)14。源區(qū)/漏區(qū)14包括如圖所示順序地層疊的第一鍺化硅(SiGe)層、硅層14b和第二SiGe層14c的層疊結(jié)構(gòu)。第一SiGe層、第二SiGe層和硅層可以是外延層。硅層14b包括沿源/漏區(qū)14之間的橫線X延伸穿過(guò)該結(jié)構(gòu)的圓形形狀的納米線溝道區(qū)。在納米線溝道區(qū)12底下區(qū)域中，襯底110的一部分在襯底的表面上突出。如圖2B所示，納米線溝道12和襯底110的突出部分相隔距離d。隔離區(qū)116將FET與其他器件隔離。由諸如硅氧化物材料構(gòu)成的柵介質(zhì)層30圍繞納米線溝道區(qū)12。柵介質(zhì)層30還圍繞襯底的突出部分。由諸如多晶硅、金屬或多晶硅和金屬的化合物的導(dǎo)電材料制成的柵極20圍繞納米線溝道區(qū)12。柵介質(zhì)層30使柵極20與納米線溝道12絕緣。
圖3是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。圖3的器件100B與圖2A和2B的不同之處在于代替具有第一和第二SiGe層14a和14c和硅層14b的多層疊層，圖3的器件僅僅具有一個(gè)硅層14d，該層用作器件的源/漏區(qū)和提供器件的圓形形狀的納米線溝道12。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。圖4B是圖4A的FET的實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線B-B′。
參考圖4A和4B，該結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例的不同之處在于，F(xiàn)ET 100C包括多個(gè)，例如，兩個(gè)，圓形形狀的納米線溝道112a和112b，代替單個(gè)納米線溝道12。該結(jié)構(gòu)100c包括半導(dǎo)體襯底110。在襯底110上形成源/漏區(qū)114。源/漏區(qū)114由如圖所示順序地層疊的第一SiGe層114a、第一硅層114b、第二SiGe層114c、第二硅層114d和第三SiGe層114e形成。第一、第二和第三SiGe層114a、114c和114e以及第一和第二硅層114b和114d可以是外延層。第一硅層114b包括沿橫線X1穿過(guò)源/漏區(qū)114之間的結(jié)構(gòu)延伸的第一圓形形狀的納米線溝道區(qū)。第二硅層114d包括沿橫線X2穿過(guò)源/漏區(qū)114之間的結(jié)構(gòu)延伸的第二圓形形狀的納米線溝道112b。在納米線溝道區(qū)112a和112b底下的區(qū)域中，襯底110的一部分在襯底的表面上突出。如圖4B所示，納米線溝道112a和襯底110的突出部分相距d1。此外，第二納米線溝道區(qū)112b和襯底110的突出部分相距d2。隔離區(qū)116將FET 100C與其他器件隔離。由諸如硅氧化物的材料制成的柵介質(zhì)層30圍繞第一和第二納米線溝道區(qū)112a和112b。柵介質(zhì)層30也圍繞襯底的突出部分。由諸如多晶硅、金屬或多晶硅和金屬的化合物的導(dǎo)電材料構(gòu)成的柵極20圍繞納米線溝道區(qū)112a和112b。柵介質(zhì)層30使柵極20與納米線溝道112a和112b絕緣。
圖5是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。圖5的器件100D與圖4a和4b的不同之處在于，代替具有第一、第二和第三SiGe層114a、114c和114e以及第一和第二硅層114b和114d的多層疊層，圖5的器件僅僅具有單個(gè)硅層114f，該層用作器件的源/漏區(qū)和提供器件的圓形形狀的納米線溝道112a和112b。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。圖6B是圖6A的FET的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線B-B′。
參考圖6A和6B，該結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例的不同之處在于，F(xiàn)ET 100E包括多個(gè)，例如，三個(gè)圓形形狀的納米線溝道212a、212b和212c，代替單個(gè)的納米線溝道12或兩個(gè)納米線溝道112a和112b。結(jié)構(gòu)100E包括半導(dǎo)體襯底110。在襯底110上形成源/漏區(qū)214。源/漏區(qū)214由如圖所示順序地層疊的第一SiGe層214a、第一硅層214b、第二SiGe層214c、第二硅層214d、第三SiGe層214e、第三硅層214f以及第四SiGe層214g的層疊結(jié)構(gòu)形成。第一、第二、第三以及第四SiGe層214a、214c、214e、214g以及第一、第二、第三硅層214b、214d以及214f可以是外延層。第一Si層214b包括沿穿過(guò)源/漏區(qū)214之間的結(jié)構(gòu)的橫線X3延伸的第一圓形形狀的納米線溝道區(qū)212a。第二硅層214d包括穿過(guò)源/漏區(qū)214之間的結(jié)構(gòu)的橫線X4延伸的第二圓形的納米線溝道212b。第三硅層214f包括沿穿過(guò)源/漏區(qū)214之間的結(jié)構(gòu)的橫線X5延伸的第三圓形形狀的納米線溝道212c。在納米線溝道區(qū)212a，212b和212c底下的區(qū)域中，襯底110的一部分在襯底的表面上突出。如圖6B所示，第一納米線溝道212a和襯底110的突出部分相距d1。此外，第二納米線溝道區(qū)212b和襯底110的突出部分相距d2。此外，第三納米線溝道212c和襯底110的突出部分相距d3。隔離區(qū)116將FET 100E與其他器件隔離。由諸如硅氧化物材料制成的柵介質(zhì)層30圍繞第一、第二以及第三納米線溝道區(qū)212a、212b以及212c。柵介質(zhì)層30還圍繞襯底的突出部分。由諸如多晶硅、金屬或多晶硅和金屬的化合物的導(dǎo)電材料制成的柵極20圍繞納米線溝道區(qū)212a、212b和212c。柵介質(zhì)層30使柵極20與納米線溝道212a，212b和212c絕緣。
圖7是圖1的FET的另一實(shí)施例的示意性剖面圖，對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A′。圖7的器件100F與圖6A和6B的不同之處在于，代替具有第一、第二、第三以及第四SiGe層214a、214c、214e和214g以及第一、第二和第三硅層214b、214d以及214f的多層疊層，圖7的器件僅僅具有單個(gè)硅層214h，該層用作器件的源/漏區(qū)和提供器件的圓形形狀的納米線溝道212a、212b以及212c。
圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明形成FET的圓形形狀的納米線溝道和柵極的工序的邏輯流程圖。圖9A至9D是說(shuō)明形成本發(fā)明的納米線溝道和柵極的工序中的步驟的示意性透視圖。在此描述的形成本發(fā)明的納米線溝道、柵極和FET的工序可應(yīng)用于在此描述的FET的任意實(shí)施例。具體地，該形成工序可應(yīng)用于具有大量圓形形狀的納米線溝道的FET。
參考圖8、圖9A至9D，在步驟S50中，形成具有多邊形截面形狀的有源Si圖形。例如，特別參考圖9A，該有源Si圖形402的截面可以具有平坦的外表面402b和基本上正方的形狀402a。
接下來(lái)，在步驟S60中，執(zhí)行清洗工序，以除去可能形成在有源Si圖形402上的任意氧化物。
接下來(lái)，在步驟S70中，執(zhí)行刻蝕，以從有源圖形402除去方形拐角。執(zhí)行退火步驟，以完成圓形形狀的Si納米線溝道404。如圖9B所示，溝道404的截面具有基本上圓形的形狀404a。
接下來(lái)，在步驟S80中，如圖9C所示，圍繞圓形形狀的納米線溝道區(qū)形成柵介質(zhì)層406。
接下來(lái)，在步驟S90中，圍繞柵介質(zhì)層406和圓形形狀或柱形的Si納米線溝道404形成柵電極408，如圖9D所示。柵電極408由諸如多晶硅、金屬或多晶硅和金屬的化合物的導(dǎo)電材料制成。
圖10是說(shuō)明由正方形納米線溝道402形成圓形納米線溝道404的工序的詳細(xì)流程圖。下面將詳細(xì)描述圖10。
圖11A至11M是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制造本發(fā)明的FET的工序中的步驟的示意性透視圖。參考圖11A，提供硅襯底500。在襯底500的頂上形成第一鍺化硅(SiGe)層512。第一SiGe層512可以具有5-50nm的厚度，并且可以包含15-20％的鍺。在第一SiGe層上形成有源硅層514。硅層514是最終將形成FET的圓形納米線溝道區(qū)的層。在硅層514上形成第二SiGe層516。第二SiGe層516可以形成為5-50nm的厚度，以及可以包含5-10％的鍺。第二SiGe層516可以具有較低的鍺濃度，以便在后續(xù)刻蝕工序過(guò)程中，SiGe的上層被消耗速率被降低，以防止損壞硅層514，保證良好的納米線溝道。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二SiGe層512和516以及硅層514被外延地生長(zhǎng)至5-50nm的厚度。
然后在第二SiGe層516上形成帽蓋層518。帽蓋層可以是由相對(duì)于氮化硅(SiN)如用于后續(xù)刻蝕工序的硅氧化物具有高刻蝕選擇率的材料制成的緩沖氧化物層。接下來(lái)，在緩沖氧化物層518上形成由諸如SiN的材料制成的硬掩模層。硬掩模層通過(guò)光刻和刻蝕工序構(gòu)圖，以在緩沖氧化物層518上形成硬掩模圖形520。
參考圖11B，使用硬掩模圖形520作為刻蝕掩?？涛g該結(jié)構(gòu)，以形成STI溝槽522。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽深度是150-350nm。
接下來(lái)，參考圖11C，在溝槽522中形成淺溝槽隔離(STI)524。STI通過(guò)高密度等離子體(HDP)工序來(lái)形成，以淀積氧化物。在HDP工序之后，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工序，以露出硬掩模圖形520的頂表面。如圖所示，CMP工序過(guò)程中使用的漿料在HDP氧化物524上比它在硬掩模圖形520上具有更高的拋光速率，以便在HDP氧化物524和硬掩模圖形520之間產(chǎn)生臺(tái)階。
接下來(lái)，參考圖11D，使用磷酸除去硬掩模圖形520和部分HDP氧化物，留下緩沖氧化物層518和在該結(jié)構(gòu)的頂上露出的HDP氧化物524的頂表面。
接下來(lái)，參考圖11E，通過(guò)形成由SiN制成的硬掩模層然后應(yīng)用光刻和刻蝕工序來(lái)構(gòu)圖該硬掩模層，在該結(jié)構(gòu)的頂表面上形成第二硬掩模圖形530。
接下來(lái)，參考圖11F，使用第二硬掩模圖形530作為刻蝕掩模，刻蝕該結(jié)構(gòu)，以形成STI凹部532。凹部532的深度被控制為比第一和第二SiGe層512、516和Si層514的總厚度更深。亦即，凹部532向下延伸到該結(jié)構(gòu)中，比外延SiGe和Si層的底部更深。剩余的外延SiGe和Si層的寬度，以及外延層底下的部分襯底在圖中表示為W1。
接下來(lái)，參考圖11G，通過(guò)刻蝕，選擇性地修整SiGe外延層512和516的剩余部分、有源Si層514a的剩余部分和具有寬度Wi的外延層底下的襯底的拱起部分，以便外延層的剩余部分和外延層底下的襯底的拱起部分具有寬度W2。該刻蝕優(yōu)選是化學(xué)干法刻蝕(CDE)，例如，可以在400W，225mTorr，250℃下，進(jìn)行20秒，在包含CF4和O2的氣氛中，分別以60和150sccm的流速。寬度W2基于將形成的最終納米線溝道的希望尺寸來(lái)選擇。為了減小溝道寬度至W2和使溝道的截面為正方形，執(zhí)行CDE。圖11H是旋轉(zhuǎn)90度的圖11G的結(jié)構(gòu)，以清楚地圖示所得的結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，參考圖11I，溝道區(qū)514a的頂上和底上的犧牲SiGe層512和516被除去，以完全露出溝道區(qū)514a。還應(yīng)當(dāng)注意，在該步驟之后，在溝道區(qū)514a底下還剩余襯底500的矩形部分。該步驟通過(guò)化學(xué)濕法刻蝕來(lái)執(zhí)行，使用包括CH3COOOH(或CH3COOH)+HF+DIW(去離子水)(+H2O2+表面活性劑，等)的化學(xué)制劑。
接下來(lái)，參考圖11J，正方形截面溝道區(qū)514a形成為具有圓的或圓形截面的納米線溝道514b。這些通過(guò)刻蝕和退火正方形截面溝道區(qū)514a，直到它變?yōu)閳A的納米線溝道514b來(lái)執(zhí)行。
圖12是說(shuō)明由正方形納米線溝道514a形成圓形納米線溝道514b的工序的流程圖。首先，在H2的氣氛中執(zhí)行可選擇的清洗步驟S100。在一個(gè)實(shí)施例中，該清洗在100％H2的氣氛中執(zhí)行。另外，該氣氛也可以包含有或沒(méi)有H2的Ar和/或He。在一個(gè)實(shí)施例中，該清洗在0.1至10Torr的壓力下和在600-900℃的溫度下執(zhí)行。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該清洗在700-800℃的溫度下執(zhí)行。清洗步驟過(guò)程中的氣體流速可以是1-500sccm，以及處理時(shí)間可以是1-5分鐘。
在該清洗步驟之后，在步驟S200中，刻蝕正方形納米線溝道514a的四個(gè)拐角。通過(guò)將HCl和H2氣體的組合引入處理室中，進(jìn)行該刻蝕。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，在該刻蝕過(guò)程中，HCl的氣體流速是100-2000sccm，以及H2的氣體流速是100-2000sccm。HCl∶H2的流速比可以處于5∶5至3∶7的范圍內(nèi)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，HCl∶H2的流速比是300sccm∶500sccm?？涛g溫度可以處于600-900℃的范圍內(nèi)，以及壓力可以是10-100Torr?？涛g時(shí)間可以在1-120秒的范圍內(nèi)。
步驟S200的刻蝕可以在至少三種可能的設(shè)置條件的一種下執(zhí)行。對(duì)于較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，低溫刻蝕，刻蝕溫度可以處于600-700℃的范圍內(nèi)。對(duì)于較短的持續(xù)時(shí)間，高溫刻蝕，刻蝕溫度可以處于850-900℃的范圍內(nèi)。在上面的兩種工藝條件之間，可以在750和820℃之間的溫度下進(jìn)行中度持續(xù)時(shí)間、中溫的刻蝕。
在刻蝕工序之后，在步驟S300中進(jìn)行低溫退火，以形成圓形形狀的納米線溝道區(qū)514b。該退火在H2氣體的氣氛中執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，該退火在0.1-10Torr的壓力下執(zhí)行。如果壓力減小，那么處理時(shí)間也可能被減少。在一個(gè)實(shí)施例中，該退火在600-900℃的溫度下執(zhí)行10-800秒的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，H2氣體流速是1-500sccm。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該退火在約810℃的溫度下、在5Torr的壓力下進(jìn)行500秒的時(shí)間。
該刻蝕和退火步驟按需要可以被重復(fù)多次，以形成最終的圓形形狀的納米線溝道514b。在退火步驟S300和下一個(gè)重復(fù)的刻蝕步驟S200之間，可以執(zhí)行凈化步驟S400，以從處理室除去剩余的退火H2氣體。該凈化可以使用Ar、He和H2氣體的至少一種來(lái)執(zhí)行。
在凈化步驟S400之后，在步驟S500中決定是否溝道514b是希望的尺寸和/或形狀。如果溝道514b具有適當(dāng)?shù)男螤詈统叽?，該工序結(jié)束。如果不是，該工序返回步驟S200，開(kāi)始刻蝕、退火(S300)和可選擇的凈化(S400)的另一循環(huán)。
參考圖11K，在形成圓形形狀的納米線溝道514b之后，在該結(jié)構(gòu)上形成柵介質(zhì)層，包括圍繞納米線溝道514b。通過(guò)使用O2氣體在該結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)SiO2，可以形成柵介質(zhì)。接下來(lái)，圍繞納米線溝道514b形成柵材料，如多晶硅或具有多晶硅的金屬層。然后，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)平整柵材料，以圍繞納米線溝道514b形成柵極540。
接下來(lái)，參考圖11L，第二硬掩模圖形530被除去。圖11M說(shuō)明具有以陰影所示的柵圖形540的最終結(jié)構(gòu)。圖11M示出了圓形形狀的納米線溝道514b和襯底500的拱起部分，納米線溝道514b和襯底500的拱起部分通過(guò)本發(fā)明的刻蝕和退火步驟都形成為圓形形狀。
應(yīng)當(dāng)注意制造FET的這些實(shí)施例可應(yīng)用于任意數(shù)目的溝道區(qū)的形成。在將形成更多溝道區(qū)的地方，最初形成SiGe和Si的更多交替層。
應(yīng)當(dāng)注意圖2A對(duì)應(yīng)于圖11L的剖面圖，沿圖11L的線IIa-IIa′。同樣，圖2B對(duì)應(yīng)于圖11L的剖面圖，沿圖11L的線IIb-IIb′。
圖12A至12K是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，制造本發(fā)明的FET的工序中的步驟的示圖。圖12A至12K的實(shí)施例中使用的初始步驟是與用于步驟11A至11D的先前描述的實(shí)施例中所說(shuō)明的相同。對(duì)于剩余的步驟，類似于結(jié)合圖11A至11M的實(shí)施例描述的步驟，以類似的方式進(jìn)行該步驟。因此，那些步驟的描述將不被重復(fù)。圖12A-12F是圖11D的結(jié)構(gòu)的剖面圖，沿圖11D的線XII-XII′，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造FET的工序中的步驟。圖12G-12K是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造FET的工序中的步驟的示意性透視圖。
參考圖12A，圖示了執(zhí)行步驟11A至11D之后所得的結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，參考圖12B，在該結(jié)構(gòu)上形成硬掩模圖形630。硬掩模圖形630可以通過(guò)構(gòu)圖SiN層來(lái)形成。
接下來(lái)，參考圖12C，在該結(jié)構(gòu)中形成凹陷區(qū)632。這些可以通過(guò)使用硬掩模圖形630作為刻蝕掩模，刻蝕溝槽至比第一外延SiGe層512更深的深度來(lái)執(zhí)行。
接下來(lái)，參考圖12D，通過(guò)在該凹部中外延地生長(zhǎng)Si層640，部分地填充該凹部632。在一個(gè)實(shí)施例中，外延Si層640生長(zhǎng)至比第二外延SiGe層更高的深度。
接下來(lái)，參考圖12E，在外延Si層640上并鄰近于硬掩模圖形630形成，例如，由SiN制成的另一硬掩模圖形。
參考圖12F和12G，然后硬掩模圖形630被除去，露出頂部或第二外延SiGe層516和STI介質(zhì)層524的部分頂表面。
接下來(lái)，參考圖12H，該結(jié)構(gòu)被刻蝕，以除去部分STI介質(zhì)層524，形成金屬鑲嵌的凹陷區(qū)532，露出第一和第二SiGe層512和516、Si層514和層疊的外延層512，514和516底下的部分襯底500的疊層的側(cè)邊。
接下來(lái)，參考圖12I，優(yōu)選通過(guò)化學(xué)干法刻蝕來(lái)刻蝕該結(jié)構(gòu)，以修整第一和第二犧牲SiGe層512和516、Si層514和襯底500的突出部分。該修整還露出部分外延Si層640，如圖所示。
接下來(lái)，參考圖12J，溝道區(qū)514a的頂上和底上的犧牲SiGe層512和516被除去，以完全露出溝道區(qū)514a。應(yīng)當(dāng)注意，在該步驟之后，在溝道區(qū)514a底下還剩下襯底500的矩形突出部分。該步驟通過(guò)化學(xué)濕法刻蝕來(lái)執(zhí)行，使用包括CH3COOOH(或CH3COOH)+HF+DIW(去離子水)(+H2O2+表面活性劑，等)的化學(xué)制劑。
接下來(lái)，參考圖12K，根據(jù)圖10的描述，該溝道區(qū)514a被清洗、刻蝕和退火，以形成圓形形狀的納米線溝道區(qū)514b。應(yīng)當(dāng)注意，在該實(shí)施例中，F(xiàn)ET的源/漏區(qū)由單個(gè)外延Si層640制成，與外延SiGe和Si層的層疊結(jié)構(gòu)相反。還應(yīng)當(dāng)注意，該實(shí)施例，如先前描述的實(shí)施例，可應(yīng)用于任意數(shù)目的溝道區(qū)的形成。在將形成更多溝道區(qū)的地方，最初形成更多的SiGe和Si的交替層。
盡管已參考其示例性實(shí)施例具體展示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)；刻蝕該初步溝道區(qū)；以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該初步溝道區(qū)的截面具有拐角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕在包含HCl的氣氛中執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕在包含H2的氣氛中執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕在包含HCl和H2的氣氛中執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中HCl的流速與H2的流速比為3∶7至1∶1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中HCl的流速與H2的流速比為3∶5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕在600至900℃的溫度下執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕執(zhí)行1至120秒的時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該刻蝕在10至100Torr的氣壓下執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該退火在包含H2的氣氛中執(zhí)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用以1至500sccm的流速引入的H2執(zhí)行該退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該退火在600至900℃的溫度下執(zhí)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該退火執(zhí)行10至800秒的時(shí)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在形成初步溝道區(qū)之后，清洗該結(jié)構(gòu)，以從該結(jié)構(gòu)除去氧化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該清洗在包含H2、Ar和He的至少一種的氣氛中執(zhí)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該清洗在600至900℃的溫度下執(zhí)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該清洗在1至500sccm的氣體流速下執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該清洗執(zhí)行1至5分鐘的時(shí)間。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該清洗在0.1至10Torr的氣壓下執(zhí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成溝道層和垂直地鄰近于該溝道層的犧牲層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中該溝道層和犧牲層被外延地形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中溝道層是硅層。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中犧牲層是SiGe層。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括將溝道層修整為希望的尺寸，以便至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)前表面的方向上偏移。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中該修整包括刻蝕溝道層。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中刻蝕溝道層包括化學(xué)干法刻蝕。
29.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括在該溝道層和犧牲層上形成掩模層，該掩模層限定將FET溝道區(qū)分開(kāi)的區(qū)域。
30.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成該多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成垂直地鄰接于溝道層的多個(gè)犧牲層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中犧牲層包括SiGe。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中上犧牲層具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在刻蝕該初步溝道區(qū)和退火該刻蝕的初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
34.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中刻蝕和退火步驟被執(zhí)行至少兩次。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，還包括在先的刻蝕步驟和下一個(gè)退火步驟之間的凈化步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括圍繞FET溝道區(qū)形成柵極。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中柵極包括多晶硅。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中柵極包括金屬。
40.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在襯底上交替地層疊至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層；在耦合到交替地層疊的至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層的襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；構(gòu)圖該交替地層疊的至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層，以形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)；除去該至少一個(gè)犧牲層的剩余部分；刻蝕該初步溝道區(qū)；以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中該初步溝道區(qū)的截面具有拐角。
43.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中該至少一個(gè)溝道層和至少一個(gè)犧牲層被外延地形成。
44.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中該至少一個(gè)溝道層是硅層。
45.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中該至少一個(gè)犧牲層是SiGe層。
46.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括將至少一個(gè)溝道層修整為希望的尺寸，以便至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)前表面的方向上偏移。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中該修整包括刻蝕該至少一個(gè)溝道層。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中刻蝕該至少一個(gè)溝道層包括化學(xué)干法刻蝕。
49.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)還包括在該至少一個(gè)該溝道層和至少一個(gè)犧牲層上形成掩模層，該掩模層限定將FET溝道區(qū)隔開(kāi)的區(qū)域。
50.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成垂直地鄰接于溝道層的多個(gè)犧牲層。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其中犧牲層包括SiGe。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中上犧牲層具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
53.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括在刻蝕該初步溝道區(qū)和退火該刻蝕初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
54.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
55.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括圍繞FET溝道區(qū)形成柵極。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中該柵極包括多晶硅。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中該柵極包括金屬。
58.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)，所述形成多個(gè)初步溝道區(qū)包括(i)形成溝道層和形成垂直地鄰近于該溝道層的犧牲層，以及(ii)將該至少一個(gè)溝道層修整為希望的尺寸，以便至少一個(gè)初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)前表面的方向上偏移；刻蝕該初步溝道區(qū)；以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該初步溝道區(qū)具有基本上矩形的截面形狀。
60.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該初步溝道區(qū)的截面具有拐角。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，還包括在形成該初步溝道區(qū)之后，清洗該結(jié)構(gòu)，以從該結(jié)構(gòu)除去氧化物。
62.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該溝道層和犧牲層被外延地形成。
63.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該溝道層是硅層。
64.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該犧牲層是SiGe層。
65.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中該修整包括刻蝕溝道層。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中刻蝕該溝道層包括化學(xué)干法刻蝕。
67.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中形成該多個(gè)初步溝道區(qū)包括形成垂直地鄰接于溝道層的多個(gè)犧牲層。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的方法，其中犧牲層包括SiGe。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的方法，其中上犧牲層具有比下?tīng)奚鼘痈偷逆N濃度。
70.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，還包括在刻蝕該初步溝道區(qū)和退火該刻蝕的初步溝道區(qū)之間凈化處理室。
71.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，還包括在FET溝道區(qū)上形成柵介質(zhì)層。
72.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，還包括圍繞FET溝道區(qū)形成柵極。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中該柵極包括多晶硅。
74.根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中該柵極包括金屬。
75.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的初步溝道區(qū)，所述形成初步溝道區(qū)包括(i)形成溝道層和形成垂直地鄰近于該溝道層的犧牲層，以及(ii)將溝道層修整為希望的尺寸，以便初步溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)前表面的方向上偏移；除去該犧牲層的剩余部分；刻蝕該修整的溝道層；以及退火該刻蝕的溝道層，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
76.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的初步溝道區(qū)，所述形成初步溝道區(qū)包括形成溝道層和形成垂直地鄰近于溝道層的犧牲層；除去該犧牲層的剩余部分；刻蝕該初步溝道區(qū)；以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
77.一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)；形成在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的多個(gè)初步溝道區(qū)；刻蝕該初步溝道區(qū)；以及退火該刻蝕的初步溝道區(qū)，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
78.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，包括半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體襯底上的源區(qū)和漏區(qū)；在源區(qū)和漏區(qū)間耦合的多個(gè)FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀，該FET溝道區(qū)被修整為希望的尺寸，以便至少一個(gè)FET溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上偏移。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括FET溝道區(qū)上的柵介質(zhì)層。
80.根據(jù)權(quán)利要求78的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括圍繞FET溝道區(qū)的柵極。
81.根據(jù)權(quán)利要求78的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該柵極包括多晶硅。
82.根據(jù)權(quán)利要求78的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該柵極包括金屬。
83.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，包括半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體襯底上的源區(qū)和漏區(qū)；在源區(qū)和漏區(qū)之間耦合的FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀，該FET溝道區(qū)被修整為希望的尺寸，以便該FET溝道區(qū)的前表面相對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)的前表面在垂直于該源區(qū)和漏區(qū)的前表面的方向上偏移。
全文摘要
提供一種具有圓形形狀的納米線溝道的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)及制造該FET的方法。根據(jù)該方法，在半導(dǎo)體襯底上形成源區(qū)和漏區(qū)。在該源區(qū)和漏區(qū)之間耦合多個(gè)初步溝道區(qū)。該初步溝道區(qū)被刻蝕，以及該刻蝕的初步溝道區(qū)被退火，以形成FET溝道區(qū)，該FET溝道區(qū)具有基本上圓形的截面形狀。
文檔編號(hào)H01L29/772GK1855390SQ20061007176
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者李成泳, 申?yáng)|石 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社