專利名稱：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，更具體地涉及具有內(nèi)置應(yīng)力的半導(dǎo)體納米線及其形成方 法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體納米線指具有在納米(10_9米)或者幾十納米量級的橫側(cè)和垂直尺寸的半 導(dǎo)體線。典型地，橫側(cè)尺寸和垂直尺寸小于20nm。對于側(cè)向尺寸的限制適用于橫側(cè)尺寸(寬度)和垂直側(cè)尺寸(高度)。半導(dǎo)體納 米線的縱向側(cè)尺寸(長度)不受限制，并且可以是，例如從lnm至1mm。當(dāng)半導(dǎo)體納米線的 側(cè)向尺寸小于幾十納米時(shí)，量子力學(xué)效應(yīng)變得重要。同樣，半導(dǎo)體納米線也被稱為半導(dǎo)體量 子線。半導(dǎo)體納米線的橫向尺寸當(dāng)前是亞光刻的，即不可以通過從由單個曝光所構(gòu)圖的 光致抗蝕劑的直接圖像轉(zhuǎn)移而被印刷。在2008年，臨界尺寸，即可以通過光刻法印刷的最 小的可印刷的尺寸是大約35nm。小于臨界尺寸的尺寸被稱為亞光刻尺寸。在任何給定的 時(shí)間，臨界尺寸和亞光刻尺寸的范圍由在半導(dǎo)體工業(yè)中最佳可獲得的光刻工具所界定。通 常，臨界尺寸和亞光刻尺寸在各接續(xù)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)減小并且由半導(dǎo)體工業(yè)業(yè)界所接收的制造 標(biāo)準(zhǔn)所建立。半導(dǎo)體納米線使得可以通過由柵極電介質(zhì)和柵極電極將半導(dǎo)體納米線的截面區(qū) 域完全環(huán)繞而提高沿長度方向的電荷載流子的控制。通過柵極電極的沿半導(dǎo)體納米線的電 荷輸運(yùn)在半導(dǎo)體納米線裝置中比在鰭場效應(yīng)晶體管(finFET)中受到更好的控制，因?yàn)榘?導(dǎo)體納米線的完全的環(huán)繞。對于高性能互補(bǔ)半導(dǎo)體上金屬(CMOS)電路，希望提供高導(dǎo)通電流的高性能半導(dǎo) 體納米線裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了具有沿半導(dǎo)體納米線中的電流流動方向的內(nèi)置固有縱向應(yīng)力的半 導(dǎo)體納米線晶體管的結(jié)構(gòu)和制造方法，使得半導(dǎo)體納米線晶體管的電荷載流子遷移率和導(dǎo) 通電流提高。在兩端上具有兩個半導(dǎo)體墊的半導(dǎo)體納米線浮置于襯底上方。應(yīng)力產(chǎn)生襯墊部形 成于兩個半導(dǎo)體墊上方，而半導(dǎo)體納米線的中間部被暴露。柵極電介質(zhì)和柵極電極形成于 半導(dǎo)體納米線的中間部上方，而半導(dǎo)體納米線由于應(yīng)力產(chǎn)生襯墊部而在縱向應(yīng)力之下。半 導(dǎo)體納米線的中間部在應(yīng)力產(chǎn)生襯墊的去除之后在內(nèi)置固有縱向應(yīng)力之下，因?yàn)闁艠O電介 質(zhì)和柵極電極的形成將半導(dǎo)體納米線鎖在應(yīng)變的狀態(tài)中。源極和漏極區(qū)形成于半導(dǎo)體墊中 以便提供半導(dǎo)體納米線晶體管。中段(M0L)電介質(zhì)層可以直接形成于源極和漏極墊上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被提供，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括鄰接第一半導(dǎo)體墊 和第二半導(dǎo)體墊的半導(dǎo)體納米線，其中半導(dǎo)體納米線的中間部受到縱向應(yīng)變；圍繞受到縱
5向應(yīng)變的半導(dǎo)體納米線的中間部的柵極電介質(zhì)；和嵌入第一和第二半導(dǎo)體墊的電介質(zhì)材料 層，其中電介質(zhì)材料層是基本沒有應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法包括在襯底上形 成半導(dǎo)體納米線，其中半導(dǎo)體納米線鄰接第一半導(dǎo)體墊和第二半導(dǎo)體墊，并且其中半導(dǎo)體 納米線浮置于襯底上方；通過在第一半導(dǎo)體墊上形成第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部并且在第二半導(dǎo) 體墊上形成第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部而在半導(dǎo)體納米線的中間部中引起縱向應(yīng)變；在半導(dǎo)體納 米線的中間部上直接形成柵極電介質(zhì)而中間部在縱向應(yīng)變之下；并且去除第一應(yīng)力產(chǎn)生材 料部和第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部，其中半導(dǎo)體納米線的中間部在第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部和第二應(yīng) 力產(chǎn)生材料部的去除之后受到縱向應(yīng)變。


圖1A是當(dāng)作為絕緣體上半導(dǎo)體(S0I)襯底提供時(shí)的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖1B是對應(yīng)于圖1A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖2A是半導(dǎo)體連接部和半導(dǎo)體墊的構(gòu)圖之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2B 是對應(yīng)于圖2A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖3A是在電介質(zhì)基座的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3B是對應(yīng)于圖 3A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖4A是在半導(dǎo)體納米線的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4B是對應(yīng)于 圖4A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖5A是在應(yīng)力產(chǎn)生材料層的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5B是對應(yīng) 于圖5A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖6A是在應(yīng)力產(chǎn)生材料部形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6B是對應(yīng)于 圖6A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖7A是在柵極電介質(zhì)的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖7B是對應(yīng)于圖 7A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖8A是在柵極電極的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖8B是對應(yīng)于圖8A 的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖9A是在應(yīng)力產(chǎn)生材料部的去除之后在溝道區(qū)中產(chǎn)生拉縱向應(yīng)變的情形中示范 性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖9B是對應(yīng)于圖9A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 的垂直截面圖。圖10A是在中段(M0L)電介質(zhì)層和接觸通路孔的形成之后示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯 視圖。圖10B是對應(yīng)于圖10A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。圖11A是在應(yīng)力產(chǎn)生材料部的去除之后在溝道區(qū)中產(chǎn)生壓縱向應(yīng)變的情形中示 范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖11B是對應(yīng)于圖11A的步驟的沿平面B-B’的示范性半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。
具體實(shí)施例方式如上面所述，本發(fā)明涉及具有內(nèi)置應(yīng)力的半導(dǎo)體納米線及其制造方法，現(xiàn)在參考 附圖詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)注意相似和對應(yīng)的元件由相似的參考標(biāo)號所指稱。
參考圖IA和1B，根據(jù)本發(fā)明的示范性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底，該絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底包含處理襯底10，掩埋絕緣層20和頂半導(dǎo)體層30。頂半 導(dǎo)體層30包括半導(dǎo)體材料，其可以選自但不限于，硅、鍺、硅-鍺合金、碳化硅合金、碳化硅 鍺合金、砷化鎵、砷化銦、磷化銦、III-V族化合物半導(dǎo)體材料、II-VI族化合物半導(dǎo)體材料、 有機(jī)半導(dǎo)體材料、和其它化合物半導(dǎo)體材料。在一實(shí)施例中，頂半導(dǎo)體層30可以包括例如 單晶硅或者單晶硅鍺合金的含硅半導(dǎo)體材料。優(yōu)選頂半導(dǎo)體層30內(nèi)的半導(dǎo)體材料的整體是單晶材料，即，全部具有外延原子排 列。在該情形中，頂半導(dǎo)體層30的頂表面的表面法線的晶向在此被稱為頂半導(dǎo)體層30的 頂表面的表面取向。頂半導(dǎo)體層30的厚度可以從IOnm至200nm，盡管在此也考慮更小或者 更大的厚度。頂半導(dǎo)體層30可以根據(jù)需要被摻雜以電摻雜劑。頂半導(dǎo)體層30可以被設(shè)置為基 本上本征的半導(dǎo)體層，或者可以設(shè)置為P型摻雜或者η型摻雜。典型地，在摻雜區(qū)中的摻雜 劑濃度在從5. OX IO1Vcm3至3. OX IO1Vcm3的范圍中，盡管在此也考慮更小或者更大的摻 雜劑濃度。掩埋絕緣層20是電介質(zhì)材料層，即包括電介質(zhì)材料的層。掩埋絕緣層20的電介 質(zhì)材料可以是例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、石英、陶瓷材料、或者其組合。掩埋絕緣層20 的厚度可以從50nm至lOOOnm，盡管在此也考慮更小或者更大的厚度。處理襯底10可以包 括半導(dǎo)體材料、絕緣材料、或者導(dǎo)電材料。在一些情形中，處理襯底10和掩埋絕緣層20可 以包括相同的電介質(zhì)材料并且可以是單一和整體的構(gòu)造。參考圖2A和2B，光致抗蝕劑7被施加至頂半導(dǎo)體層30的頂表面并且被光刻構(gòu)圖 從而形成圖案化的形狀。圖案化的形狀包括連接形狀、第一墊形狀、和第二墊形狀。連接形 狀在俯視圖中具有矩形形狀。連接形狀的寬度，它在此被稱作第一寬度wl，是光刻的尺寸， 即可以用單個光刻曝光印刷的尺寸。因而，第一寬度wl大于40nm，而可以考慮，隨著將來光 刻工具的改善而可以形成更小的寬度。典型地，第一寬度wl是臨界尺寸，即可以用光刻法 印刷的最小尺寸，或者接近于臨界尺寸的尺寸。連接形狀橫向鄰接第一墊形狀和第二墊形狀，第一墊形狀和第二墊形狀具有比連 接形狀寬的寬度。垂直于第一寬度wl的方向的水平方向在此被稱為長度方向。第一寬度 wl的方向在此被稱為寬度方向。第一墊形狀在連接形狀的縱向端部橫向鄰接連接形狀，并 且第二墊形狀在連接形狀的相反的縱向端部橫向鄰接連接形狀。優(yōu)選，長度方向被選擇以便包括垂直平面，在垂直平面空穴遷移率或者電子遷移 率至少處于局部峰值，并且優(yōu)選在構(gòu)成頂半導(dǎo)體層30的單晶半導(dǎo)體層中的所有垂直平面 之中最大。在頂半導(dǎo)體層30被摻雜第一導(dǎo)電類型的摻雜劑的情形中，長度方向可以被選擇 以便最大化與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的電荷載流子的遷移率。例如，如果第一 導(dǎo)電類型是η型并且第二導(dǎo)電類型是ρ型，則長度方向可以被選擇以便包括最大化空穴遷 移率的垂直晶面。在頂半導(dǎo)體層30包括單晶硅的情形中，{110}面最大化空穴遷移率。如 果第一導(dǎo)電類型是P型并且第二導(dǎo)電類型是η型，則長度方向可以被選擇以便包括最大化 電子遷移率的垂直晶面。在頂半導(dǎo)體層30包括單晶硅的情形中，{100}面最大化電子遷移 率。在光致抗蝕劑7中的圖案被轉(zhuǎn)移入頂半導(dǎo)體層30和掩埋的絕緣層20的上部，例如，通過各向異性蝕刻。頂半導(dǎo)體層30和直接在下面的掩埋絕緣層20的上部的被暴露的 部分通過各向異性蝕刻而被去除。頂半導(dǎo)體層30的保留的部分包括構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31。 構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31包括半導(dǎo)體連接部31C，在一側(cè)側(cè)向鄰接半導(dǎo)體連接部31C的第一墊 31A，和在相反側(cè)上橫向鄰接半導(dǎo)體連接部31C的第二墊31B。構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的被暴露的側(cè)壁與光致抗蝕劑7的側(cè)壁基本垂直重疊。此 夕卜，掩埋絕緣層20的構(gòu)圖部分的側(cè)壁與光致抗蝕劑7的側(cè)壁和構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的側(cè) 壁基本垂直重疊。半導(dǎo)體連接部31C具有由第一寬度wl所分離的一對側(cè)壁。構(gòu)圖的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)31的高度整體上可以是均勻的，如果頂半導(dǎo)體層30的厚度在構(gòu)圖之前是均勻的。光 致抗蝕劑7隨后被去除，例如，通過灰化。參考圖3A和3B，選擇性地對于構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的半導(dǎo)體材料，在掩埋絕緣層 20的電介質(zhì)材料上進(jìn)行基本各向同性蝕刻。構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31被用作該基本各向同性 蝕刻的蝕刻掩模。該基本各向同性蝕刻可以是濕法蝕刻或者干法蝕刻。因?yàn)槲g刻是基本各 向同性的，所以構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的邊緣隨著蝕刻進(jìn)行而被形成底切。蝕刻至少進(jìn)行到 至直接位于構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31下面的掩埋絕緣層20的部分被去除，使得構(gòu)圖的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)31變得浮置于掩埋絕緣層20的保留部分的上方。換而言之，構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31與 掩埋絕緣層20的保留部分不具有直接的物理接觸，這在此被稱作中間電介質(zhì)材料層21，在 蝕刻之后。蝕刻還從第一墊31A和第二墊31B的周邊部下面去除掩埋絕緣層20的電介質(zhì)材 料。包括掩埋絕緣層20的保留部分的第一原型電介質(zhì)基座21A直接形成于第一墊31A的 中心部的下面。相似地，第二原型電介質(zhì)基座21B直接形成于第二墊31B的中心部的下面。 由于電介質(zhì)材料從構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的周邊部下面采用構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31作為蝕刻 掩模而被蝕刻，作為電介質(zhì)材料層的掩埋絕緣層20在半導(dǎo)體連接部31C下面形成底切。半導(dǎo)體連接部31C浮置于掩埋絕緣層20的保留部分上方，掩埋絕緣層20的保留 部分是中間電介質(zhì)材料層21。第一和第二原型電介質(zhì)基座21A，21B與中間電介質(zhì)材料層 21整體形成，并且是部分的中間電介質(zhì)材料層21。構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31接觸中間電介質(zhì) 材料層21，構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31在第一墊31A和第二墊31B的底表面結(jié)合第一和第二原型 電介質(zhì)基座21A，21B。參考圖4A和4B，構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31被減薄，以便形成半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32，即 構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的尺寸被減小，例如，通過氧化。具體地，包括半導(dǎo)體連接31C的構(gòu)圖 的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的被暴露的周邊部分通過氧化被轉(zhuǎn)換為氧化物材料部。半導(dǎo)體氧化物材 料隨后通過例如濕法蝕刻的各向同性蝕刻而被去除。例如，如果構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31包括 硅，則半導(dǎo)體氧化物材料可以是氧化硅，它可以被氫氟酸(HF)所去除。作為替代，各向同性 濕法蝕刻或者各向同性干法蝕刻可以被采用以便通過去除半導(dǎo)體材料的被暴露的外部而 減薄構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31。半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32是構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)31的保留部分，包括第一半導(dǎo)體墊 32A、第二半導(dǎo)體墊32B、和半導(dǎo)體納米線32C。第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B橫向 鄰接半導(dǎo)體納米線32C。半導(dǎo)體納米線32C在垂直于 長度方向的平面中可以具有矩形垂直截面區(qū)。半導(dǎo)體 納米線32C的寬度是在通過減薄而凹進(jìn)的第一側(cè)壁對之間的寬度方向的半導(dǎo)體納米線32C的尺寸，在此被稱作第二寬度w2。第二寬度w2小于第一寬度wl，因?yàn)樵跍p薄過程中消耗了 半導(dǎo)體材料。優(yōu)選第二寬度是亞光刻尺寸，即小于可以在光致抗蝕劑上采用單個光刻曝 光所印刷的最小尺寸的尺寸。典型地，第二寬度w2從Im至20nm，盡管在此也考慮更小或者 更大的尺寸。優(yōu)選第二寬度w2從2nm至lOnm。在中間電介質(zhì)材料層21包括通過用于去除構(gòu)圖的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的被氧化的材料的 蝕刻而被去除的材料的情形中，中間電介質(zhì)材料層21的被暴露的部分也可以被蝕刻。在該 情形中，中間電介質(zhì)材料層21的水平部分被凹進(jìn)以便形成電介質(zhì)材料層22，并且第一和第 二原型電介質(zhì)基座21A、21B被橫向蝕刻以便分別形成第一和第二電介質(zhì)基座22A、22B。電 介質(zhì)材料層22與第一和第二電介質(zhì)基座22A、22B整體形成，并且包括第一和第二電介質(zhì)基 座22A、22B。電介質(zhì)材料層22是被提供作為SOI襯底 的部件的掩埋絕緣層20的保留部分 (見圖IA和1B)。半導(dǎo)體納米線32C的長度方向可以被選擇以便包括在半導(dǎo)體納米線32C的單晶半 導(dǎo)體材料的所有垂直晶面之中提供最大空穴遷移率或者最大電子遷移率的垂直平面。如果 半導(dǎo)體納米線32C具有η型摻雜，則側(cè)壁對可以平行于在構(gòu)成半導(dǎo)體納米線32C的單晶半 導(dǎo)體材料中所有垂直平面之中其空穴遷移率最大的垂直平面。相反，如果半導(dǎo)體納米線32C 具有P型摻雜，則側(cè)壁對可以平行于在構(gòu)成半導(dǎo)體納米線32C的單晶半導(dǎo)體材料中所有垂 直平面之中其電子遷移率最大的垂直平面。參考圖5Α和5Β，應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L被沉積于半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32和電介質(zhì)材 料層22上。應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L包括與半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32的材料和電介質(zhì)材料層22 的材料不同的材料。應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L可以包括電介質(zhì)材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料、或 者其組合。例如，應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L可以包括具有大于0. 3GPa大小的高固有應(yīng)力的氮化 硅。應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L可以施加拉應(yīng)力或者壓應(yīng)力至半導(dǎo)體納米線32C，半導(dǎo)體納米線 32C在垂直于半導(dǎo)體納米線32C的長度方向的平面中被應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L所橫向包封。 應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L的厚度優(yōu)選小于半導(dǎo)體納米線32C的底表面和直接位于下面的電介質(zhì) 材料層22的頂表面之間的距離的一半，使得半導(dǎo)體納米線32C下面的空間不用應(yīng)力產(chǎn)生材 料層40L所插入。應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L的厚度典型地是從IOnm至500nm，盡管在此也考慮 更小或者更大的厚度。 參考圖6A和6B，應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L被光刻構(gòu)圖以便形成第一應(yīng)力產(chǎn)生部40A和 第二應(yīng)力產(chǎn)生部40B。第一應(yīng)力產(chǎn)生部40A形成于第一半導(dǎo)體墊32A和直接鄰接于第一半 導(dǎo)體墊32A的半導(dǎo)體納米線32C的端部上。第二應(yīng)力產(chǎn)生部40B形成于第二半導(dǎo)體墊32B 和直接鄰接于第二半導(dǎo)體墊32B的半導(dǎo)體納米線32C的端部上?？梢孕纬傻谝缓偷诙?yīng)力 產(chǎn)生部40A、40B，例如，通過施加光致抗蝕劑(未被示出)于應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L上并且構(gòu) 圖所述光致抗蝕劑，跟隨著通過去除應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L的被暴露的部分而將光致抗蝕劑 中的圖案轉(zhuǎn)移至應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L的蝕刻。幾何上，應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L的被屏蔽的部 分，例如，在半導(dǎo)體納米線32C的中間部的底表面上，可以通過偏移光致抗蝕劑的邊緣并且 采用各向同性蝕刻而被去除以便對于構(gòu)圖的光致抗蝕劑的邊緣區(qū)下面的應(yīng)力產(chǎn)生材料層 40L形成底切。 由于應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L從半導(dǎo)體納米線32C的中間部周圍被去除，半導(dǎo)體納米 線32C的中間部受到縱向應(yīng)變。如果應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L產(chǎn)生壓應(yīng)力于鄰接的結(jié)構(gòu)上，則應(yīng)力產(chǎn)生材料部40A、40B分別施加壓應(yīng)力至第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B。在該 情形中，第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B變?yōu)槭艿綁簯?yīng)變。在壓應(yīng)變狀態(tài)中，第一半 導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B在兩端都拉半導(dǎo)體納米線32C，并且半導(dǎo)體納米線32C受到 縱向拉應(yīng)力并且逐步產(chǎn)生縱向拉應(yīng)變，即變得沿半導(dǎo)體納米線32C的長度方向以拉應(yīng)變受 到應(yīng)變。半導(dǎo)體納米線32C上的縱向壓應(yīng)力伴隨著縱向壓應(yīng)變。
作為替代，如果應(yīng)力產(chǎn)生材料層40L在鄰接的結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生拉應(yīng)力，則應(yīng)力產(chǎn)生材 料部40A、40B分別對于第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B施加拉應(yīng)力。在該情形中， 第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B變?yōu)槭艿嚼瓚?yīng)變。在拉應(yīng)變狀態(tài)中，第一半導(dǎo)體墊 32A和第二半導(dǎo)體墊32B在兩端推半導(dǎo)體納米線32C，并且半導(dǎo)體納米線32C受到縱向壓應(yīng) 力并且逐步產(chǎn)生縱向壓應(yīng)變，即變得沿半導(dǎo)體納米線32C的長度方向以壓應(yīng)變受到應(yīng)變。 半導(dǎo)體納米線32C上的縱向拉應(yīng)力伴隨著縱向拉應(yīng)變。參考圖7A和7B，柵極電介質(zhì)36形成于第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部40A、40B之間 的半導(dǎo)體納米線32C的被暴露的表面上。柵極電介質(zhì)36直接形成于半導(dǎo)體納米線32C的 中間部上而半導(dǎo)體納米線受到縱向應(yīng)變，或者壓或者拉。因而，半導(dǎo)體納米線32C的中間部 的長度小于或者大于在缺少任何縱向應(yīng)變中半導(dǎo)體納米線32C的中間部的平衡長度。柵極 電介質(zhì)36的原子和半導(dǎo)體納米線32C的中間部的原子之間的原子接合在柵極電介質(zhì)36C 形成期間被建立而半導(dǎo)體納米線32C的中間部受到縱向應(yīng)變。在一情形中，柵極電介質(zhì)36包括通過半導(dǎo)體納米線32C的外部的熱轉(zhuǎn)換而形成的 電介質(zhì)材料，例如氧化硅或者氮化硅。熱氧化、熱氮化、等離子體氧化、等離子體氮化、或者 其組合可以被采用以便形成柵極電介質(zhì)36。在該情形中，柵極電介質(zhì)36僅形成于半導(dǎo)體納 米線32C的中間部的被暴露的表面上。柵極電介質(zhì)36的厚度可以是從大約0. Snm至大約 10nm，并且典型地是從大約1. Inm至大約6nm。在另一情形中，柵極電介質(zhì)36可以包括具有介電常數(shù)大于3. 9(即氧化硅的介電 常數(shù))的高k電介質(zhì)材料。高k電介質(zhì)材料可以包括包含金屬和氧的電介質(zhì)金屬氧化物。 優(yōu)選，高k材料的介電常數(shù)大于或者是大約4. O。更加優(yōu)選高k電介質(zhì)材料的介電常數(shù)大 于氮化硅的介電常數(shù)(大約7. 5)。甚至更加優(yōu)選高k電介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于8. O。在 本領(lǐng)域中還已知高k電介質(zhì)材料是高k柵極電介質(zhì)材料，它們包括電介質(zhì)金屬氧化物，其 合金的氧化物，和其合金的硅酸鹽。示范性的高k電介質(zhì)材料包括Hf02、&02、La203、Al203、 TiO2, SrTiO3> LaA103、Y203、HfOxNy、ZrOxNy、La2OxNy、Al2OxNy、TiOxNy、SrTiOxNy、LaAIOxNy、 Y20xNy、其硅酸鹽和其合金的氧化物或氮氧化物。各χ值是獨(dú)立的從大約0. 5至大約3并 且各值y是獨(dú)立的從O值大約2。選擇性地，界面層(未被示出)，例如，氧化硅，可以在高 k電介質(zhì)材料被沉積之前通過化學(xué)氧化或者熱氧化而形成。在該情形中，柵極電介質(zhì)36可 以形成為單個連續(xù)的柵極電介質(zhì)層，其覆蓋半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32的頂表面和側(cè)壁表面的 整體和包括第一和第二電介質(zhì)基座22A、22B的電介質(zhì)材料層22的所有被暴露的表面。在 該情形中，柵極電介質(zhì)36的厚度可以是從大約Inm至大約6nm，并且可以具有在Inm量級上 或者小于Inm量級的有效氧化物厚度。參考圖8A和8B，柵極電極38形成于柵極電介質(zhì)36上和周圍。通過在柵極電介質(zhì) 36上形成柵極電極38而半導(dǎo)體納米線32C的中間部受到縱向應(yīng)變，半導(dǎo)體納米線32C的受 到縱向應(yīng)變的原子配置通過柵極電介質(zhì)36和柵極電極38的組合被鎖至受到應(yīng)變的狀態(tài)。換而言之，柵極電介質(zhì)36和柵極電極38結(jié)構(gòu)上支持半導(dǎo)體納米線32C受到縱向應(yīng)變。對 于半導(dǎo)體納米線32C通過改變縱向應(yīng)變的獲得不同長度的任何趨勢都被半導(dǎo)體納米線32C 和柵極電介質(zhì)36和柵極電極38的組件之間的原子排列而抵消和減小。柵極電極38包括導(dǎo)電材料，例如被摻雜的半導(dǎo)體材料、金屬、金屬合金、至少一金 屬的導(dǎo)電化合物、或者其組合。優(yōu)選，被沉積的柵極電極材料的厚度超過半導(dǎo)體納米線32C 和電介質(zhì)材料層22之間的距離的一半，使得第二柵極電極38僅包含在其內(nèi)半導(dǎo)體納米線 32C所在的一孔。在一實(shí)施例中，柵極電極38包括非晶或者多晶半導(dǎo)體材料，例如多晶硅、非晶硅、 硅鍺合金、碳硅合金、碳硅鍺合金，或者其組合。柵極電極38可以被原位摻雜，或者可以通 過后續(xù)的摻雜劑離子的離子注入而被摻雜。替代或者額外地，柵極電極38可以包括金屬柵極材料，它包括金屬導(dǎo)電材料。例 如，柵極電極38可以包括例如TaN、TiN、WN、TiAlN、TaCN，其它導(dǎo)電難熔金屬氮化物，或其合 金的氮化物。金屬柵極材料可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉 積(ALD)等而形成，并且包括導(dǎo)電難熔金屬氮化物。在柵極電介質(zhì)36包括高k柵極電介質(zhì) 材料的情形中，金屬柵極材料可以直接形成于柵極電介質(zhì)36上。金屬柵極材料的成份可以 被選擇以便優(yōu)化在半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32中被后續(xù)形成的半導(dǎo)體裝置的閾值電壓。柵極電 極38可以包括金屬柵極材料和半導(dǎo)體材料兩者。
參考圖9A和9B，第一應(yīng)力產(chǎn)生部40A和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40B對于半導(dǎo)體納米線 結(jié)構(gòu)32、柵極電極38、和電介質(zhì)材料層22被選擇性地去除。例如濕法蝕刻或者干法蝕刻的 蝕刻工藝可以被采用以便去除第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B。優(yōu)選，蝕刻對于柵極電介 質(zhì)36是選擇性的，使得柵極電極38的邊緣周圍的柵極電介質(zhì)的鉆蝕底切被最小化。在第 一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B包括應(yīng)力產(chǎn)生氮化硅材料并且電介質(zhì)材料層22包括氧化硅 的情形中，熱磷酸蝕刻可以被采用以便對于半導(dǎo)體納米線結(jié)構(gòu)32、柵極電極38、和電介質(zhì) 材料層22選擇性地去除第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B。半導(dǎo)體納米線32C(見圖8A和8B)和柵極電介質(zhì)36之間的原子接合被固定而半 導(dǎo)體納米線32C的中間部受到縱向應(yīng)變，并且原子接合通過直接在柵極電介質(zhì)36上隨后形 成柵極電極38而在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定化。第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B的去除不改變半導(dǎo)體 納米線32C的中間部中的縱向應(yīng)變。因而，半導(dǎo)體納米線32C的中間部受到固有的縱向應(yīng) 變，即相對于沒有外部應(yīng)力被施加的自然狀態(tài)的應(yīng)變，既便在第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、 40B的去除之后。在一實(shí)施例中，第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B在去除之前對于鄰接的結(jié)構(gòu)施加 壓應(yīng)力。在該情形中，第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B的去除之前半導(dǎo)體納米線32C的中 間部在縱向拉應(yīng)變之下。因?yàn)榭v向拉應(yīng)變被柵極電介質(zhì)36和柵極電極鎖在適當(dāng)位置，所以 既便在第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B的去除之后半導(dǎo)體納米線32C的中間部也在縱向拉 應(yīng)變之下。此外，由于縱向拉應(yīng)變在半導(dǎo)體納米線32C的中間部中在第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生 部40A、40B的去除之后仍小程度地重生，所以半導(dǎo)體納米線32C的中間部中小量縱向拉應(yīng) 變被轉(zhuǎn)移至納米線32C的端部，使得半導(dǎo)體納米線32C的整體受到縱向拉應(yīng)變并且具有固 有的縱向拉應(yīng)力。半導(dǎo)體納米線32C上縱向拉應(yīng)變的方向用箭頭示意性地示出，所以箭頭 的方向指示施加至半導(dǎo)體納米線32C的應(yīng)力的方向。例如，半導(dǎo)體布線32C的縱向應(yīng)變的中間部可以具有大于0. 3GPa的大小的固有拉應(yīng)力。選擇性地，電介質(zhì)隔離體(未被示出)可以根據(jù)需要形成于例如柵極電極38的側(cè) 壁上，以便控制要被形成的半導(dǎo)體納米線晶體管的柵極電極38和源極和漏極區(qū)之間的重疊。采用柵極電極38作為離子注入掩模，第二導(dǎo)電類型的摻雜劑被注入半導(dǎo)體納米 線32的被暴露的部分中。第一半導(dǎo)體墊32A和第二半導(dǎo)體墊32B被摻雜以第二導(dǎo)電類型 的摻雜劑，它們在此被稱作墊源極部33A和墊漏極部37A。鄰接墊源極部33A的半導(dǎo)體納米 線32C的一端(見圖8B)也被摻雜以第二導(dǎo)電類型的摻雜劑并且在此被稱為納米線源極部 33B。墊源極部33A和納米線源極部33B具有第二導(dǎo)電類型的摻雜并且被共同稱作源極區(qū) 33。鄰接墊漏極部37A的半導(dǎo)體納米線32C的另一端(見圖8B)也被摻雜以第二導(dǎo)電類型 的摻雜劑并且在此被稱為納米線漏極部37B。墊漏極部37A和納米線漏極部37B具有第二 導(dǎo)電類型的摻雜并且被共同稱作漏極區(qū)37。未被注入第二導(dǎo)電類型的摻雜劑的半導(dǎo)體納米 線32C的中間部(見圖6B)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜，并且在此被稱作溝道區(qū)35。溝道區(qū)35橫向鄰接源極區(qū)33和漏極區(qū)37。溝道區(qū)35、源極區(qū)33、漏極區(qū)37、柵 極電介質(zhì)36、和柵極電極38共同構(gòu)成控制穿過半導(dǎo)體納米線35、33B、37B的電流的流動的 半導(dǎo)體納米線晶體管。源極區(qū)33和溝道區(qū)35之間的邊界與覆蓋半導(dǎo)體納米線35、33B、37B 的柵極電極的邊緣基本垂直重疊并且漏極區(qū)37和溝道區(qū)35之間的邊界與柵極電極38的 另一邊緣基本垂直重疊。參考圖IOA和10B，中段(MOL)電介質(zhì)材料層80形成于第一和第二半導(dǎo)體納米線 晶體管上方。MOL電介質(zhì)材料層80可以包括移動離子擴(kuò)散阻障層(未被示出)，它包括阻 擋例如Na+和K+的移動離子的擴(kuò)散的材料。移動離子擴(kuò)散阻障層所采用的典型材料包括氮 化硅。MOL電介質(zhì)材料層80可以包括例如，CVD氧化物，具有介電常數(shù)小于2. 8的旋涂低介 電常數(shù)材料，具有小于2. 8的介電常數(shù)的有機(jī)硅酸鹽玻璃或者CVD低電介質(zhì)材料，或者可以 被用于金屬互連結(jié)構(gòu)中的后端(BEOL)電介質(zhì)層的任何其它電介質(zhì)材料。例如，CVD氧化物 可以是未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)，硼硅酸鹽玻璃(BSG)，磷硅酸鹽玻璃(PSG)，氟硅酸鹽玻 璃(FSG)，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)，或者其組合。MOL電介質(zhì)層80填充電介質(zhì)材料層22和 半導(dǎo)體納米線35、33B、37B之間的空間。MOL電介質(zhì)層80是基本沒有應(yīng)力的電介質(zhì)材料層，即不是應(yīng)力產(chǎn)生層并且不對半 導(dǎo)體納米線35、33B、37B施加壓應(yīng)力或者拉應(yīng)力。為了本發(fā)明的目的，對于周圍元件產(chǎn)生小 于0. IGPa大小的的電介質(zhì)材料層被基本認(rèn)為是沒有應(yīng)力的。優(yōu)選施加至周圍元件的應(yīng)力 在大小上小于0. 3GPa。半導(dǎo)體納米線35、33B、37B被嵌入在MOL電介質(zhì)層80中。MOL電介 質(zhì)層80的第一部分在部分半導(dǎo)體納米線35、33B、37B下面，覆蓋作為絕緣層的部分電介質(zhì) 材料層22，并且橫向鄰接?xùn)艠O電極38和第一電介質(zhì)基座22A。MOL電介質(zhì)層80的第二部分 在半導(dǎo)體納米線35、33B、37B的另一部分下面，覆蓋電介質(zhì)材料層22的另一部分，并且橫向 鄰接?xùn)艠O電極38和第二電介質(zhì)基座22B。各種接觸通路孔形成于MOL電介質(zhì)層80中并且用導(dǎo)電材料填充從而形成各種接 觸通路孔。具體地，至少一源極側(cè)接觸通路孔42A直接形成于墊源極部33A上，至少一漏極 側(cè)接觸通路孔42B直接形成于 漏極部37A上，并且至少一柵極側(cè)接觸通路孔48直接形成 于柵極電極38上。MOL電介質(zhì)層80的頂表面、至少一源極側(cè)接觸通路孔42A、至少一漏極側(cè)接觸通路孔42B、和至少一柵極側(cè)接觸通路孔48在MOL電介質(zhì)層80的平坦化和多余的導(dǎo) 電材料的去除之后可以基本共面。包括第一層金屬布線(未被示出)的另外的金屬互連結(jié) 構(gòu)可以形成于MOL電介質(zhì)層80上方。半導(dǎo)體納米線晶體管包括位于半導(dǎo)體布線35、33B、37B的中心部的溝道區(qū)35，側(cè)向鄰接溝道區(qū)35并且包括墊源極部33A的源極區(qū)33(它是第一半導(dǎo)體墊32A(見圖8B))， 和側(cè)向鄰接溝道區(qū)35并且包括墊漏極部37A的漏極區(qū)37 (它是第二半導(dǎo)體墊32B (見圖 8B))。第一電介質(zhì)基座22A垂直鄰接第一半導(dǎo)體墊32A(見圖8B)并且第二電介質(zhì)基座22B 垂直鄰接第二半導(dǎo)體墊32B(見圖8B)。柵極電極38的底表面鄰接電介質(zhì)材料層22，電介 質(zhì)材料層22是絕緣層。MOL電介質(zhì)層80、至少一源極側(cè)接觸通路孔42A、和第一電介質(zhì)基座22A包封墊源 極部33A，它是第一半導(dǎo)體墊32A (見圖8)。MOL電介質(zhì)層80、至少一漏極側(cè)接觸通路孔42B、 和第二電介質(zhì)基座22B包封墊漏極部37A，它是第二半導(dǎo)體墊32B (見圖8)。參考圖IlA和11B，示出了對應(yīng)于圖9A和9B的本發(fā)明的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例 中，第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B在去除之前對于鄰接的結(jié)構(gòu)施加拉應(yīng)力。在第一和第 二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B的去除之前半導(dǎo)體納米線32C的中間部在縱向壓應(yīng)變之下。因?yàn)榭v 向壓應(yīng)變被柵極電介質(zhì)36和柵極電極鎖在適當(dāng)位置，所以既便在第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部 40A.40B的去除之后半導(dǎo)體納米線32C的中間部也在縱向壓應(yīng)變之下。此外，由于縱向壓應(yīng) 變在半導(dǎo)體納米線32C的中間部中在第一和第二應(yīng)力產(chǎn)生部40A、40B的去除之后小程度重 生，所以半導(dǎo)體納米線32C的中間部中小量縱向壓應(yīng)變被轉(zhuǎn)移至納米線32C的端部。半導(dǎo) 體納米線32C的整體受到縱向壓應(yīng)變并且具有固有的縱向壓應(yīng)力。半導(dǎo)體納米線32C上縱 向壓應(yīng)變的方向用箭頭示意性地示出，所以箭頭的方向指示施加至半導(dǎo)體納米線32C的應(yīng) 力的方向。例如，半導(dǎo)體布線32C的受到縱向應(yīng)變的中間部可以具有大于0. 3GPa的大小的 固有壓應(yīng)力。雖然已經(jīng)根據(jù)具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是顯見考慮到前面的描述，許多替代、 改進(jìn)和變體對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員是顯見的。因而，本發(fā)明旨在涵蓋所有這樣的落在本 發(fā)明和所附權(quán)力要求的范圍和精神內(nèi)的替代、改進(jìn)和變體。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括與第一半導(dǎo)體墊和第二半導(dǎo)體墊鄰接的半導(dǎo)體納米線，其中所述半導(dǎo)體布線的中間部受到縱向應(yīng)變；圍繞所述受到縱向應(yīng)變的所述半導(dǎo)體納米線的中間部的柵極電介質(zhì)；和嵌入所述第一和第二半導(dǎo)體墊的電介質(zhì)材料層，其中所述電介質(zhì)材料層基本沒有應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括柵極電極，所述柵極電極包括導(dǎo)電材料并且 圍繞所述柵極電介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括絕緣層，所述絕緣層包括第一電介質(zhì)基座和 第二電介質(zhì)基座并且在所述半導(dǎo)體納米線下面，其中所述第一電介質(zhì)基座鄰接所述第一半 導(dǎo)體墊，所述第二電介質(zhì)基座鄰接所述第二半導(dǎo)體墊，并且所述柵極電極鄰接所述絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括位于所述半導(dǎo)體布線的所述中間部的溝道區(qū)；包括所述第一半導(dǎo)體墊并且鄰接所述溝道區(qū)的源極區(qū)；和包括所述第二半導(dǎo)體墊并且鄰接所述溝道區(qū)的漏極區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述源極區(qū)包括位于所述第一半導(dǎo)體墊中的墊 源極部和位于所述半導(dǎo)體納米線中的納米線源極部，并且其中所述漏極區(qū)包括位于所述第 二半導(dǎo)體墊中的墊漏極部和位于所述半導(dǎo)體納米線中的納米線漏極部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述源極區(qū)和所述溝道區(qū)之間的邊界與覆蓋所 述半導(dǎo)體納米線的柵極電極的邊緣基本垂直重疊，并且其中所述漏極區(qū)和所述溝道區(qū)之間 的邊界與所述柵極電極的另一邊緣基本垂直重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述溝道區(qū)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜，其中所 述源極區(qū)和所述漏極區(qū)具有第二導(dǎo)電類型的摻雜，并且其中所述第二導(dǎo)電類型與所述第一 導(dǎo)電類型相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括嵌入于所述電介質(zhì)材料層中并且接觸所述第 一半導(dǎo)體墊的至少一源極側(cè)接觸通路孔和嵌入于所述電介質(zhì)材料層中并且接觸所述第二 半導(dǎo)體墊的至少一漏極側(cè)接觸通路孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述電介質(zhì)材料層的頂表面與所述至少一第一 接觸通路孔的頂表面和所述至少一第二接觸通路孔的頂表面基本共面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括絕緣層，所述絕緣層包括第一電介質(zhì)基座和 第二電介質(zhì)基座并且在所述半導(dǎo)體納米線下面，其中所述第一電介質(zhì)基座鄰接所述第一半 導(dǎo)體墊，并且所述第二電介質(zhì)基座鄰接所述第二半導(dǎo)體墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中部分的所述電介質(zhì)材料層位于部分的所述半 導(dǎo)體納米線之下，覆蓋部分的所述絕緣層，并且鄰接?xùn)艠O電極和所述第一電介質(zhì)基座和所 述第二電介質(zhì)基座之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述電介質(zhì)材料層、所述至少一源極側(cè)接觸 通路孔、和所述第一電介質(zhì)基座包封所述第一半導(dǎo)體墊，并且其中所述電介質(zhì)材料層、所述 至少一漏極側(cè)接觸通路孔、和所述第二電介質(zhì)基座包封所述第二半導(dǎo)體墊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述受到縱向應(yīng)變的所述半導(dǎo)體布線的中間部具有大于0. 3GPa大小的固有壓應(yīng)力。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述受到縱向應(yīng)變的所述半導(dǎo)體布線的中間 部具有大于0. 3GPa的大小的固有拉應(yīng)力。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體納米線，所述第一半導(dǎo)體墊，和所 述第二半導(dǎo)體墊包括單晶半導(dǎo)體材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體納米線具有從lnm至20nm的橫向 寬度。
17.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括在襯底上形成半導(dǎo)體納米線，其中所述半導(dǎo)體納米線鄰接于第一半導(dǎo)體墊和第二半導(dǎo) 體墊，并且其中所述半導(dǎo)體納米線浮置于所述襯底上方；通過在所述第一半導(dǎo)體墊上形成第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部并且在所述第二半導(dǎo)體墊上形 成第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部而在所述半導(dǎo)體納米線的中間部中引起縱向應(yīng)變；直接于所述半導(dǎo)體納米線的所述中間部上形成柵極電介質(zhì)而所述中間部在所述縱向 應(yīng)變之下；并且去除所述第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部和所述第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部，其中所述半導(dǎo)體納米線的 所述中間部在所述第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部和所述第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部的去除之后受到縱向應(yīng)變。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括沉積應(yīng)力產(chǎn)生材料層于所述半導(dǎo)體納米線，所述第一半導(dǎo)體墊，和所述第二半導(dǎo)體墊 上；并且構(gòu)圖所述應(yīng)力產(chǎn)生材料層，其中所述第一應(yīng)力產(chǎn)生材料部和所述第二應(yīng)力產(chǎn)生材料部 通過保留部分所述應(yīng)力產(chǎn)生電介質(zhì)材料層而形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括在所述柵極電介質(zhì)上形成柵極電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述半導(dǎo)體納米線具有第一導(dǎo)電類型的摻雜，其中 所述方法還包括注入第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)于所述第一半導(dǎo)體墊和所述第二半導(dǎo)體墊，并且 其中所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括形成源極區(qū)和漏極區(qū)，其中所述源極區(qū)的邊緣位 于所述半導(dǎo)體納米線中并且與所述柵極電極的邊緣基本垂直重疊，并且所述漏極區(qū)的邊緣 與所述柵極電極的另一邊緣基本垂直重疊。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括構(gòu)圖頂半導(dǎo)體層進(jìn)入絕緣層上方的半導(dǎo)體連接部，其中所述半導(dǎo)體連接部鄰接所述第 一半導(dǎo)體墊和所述第二半導(dǎo)體墊；并且蝕刻所述半導(dǎo)體連接部下面的所述絕緣層，由此所述半導(dǎo)體連接部浮置于所述絕緣層 上方。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，還包括通過構(gòu)圖所述絕緣層而形成第一電介質(zhì)基座和第 二電介質(zhì)基座，其中所述第一電介質(zhì)基座鄰接所述第一半導(dǎo)體墊，并且其中所述第二電介 質(zhì)基座鄰接所述第二半導(dǎo)體墊。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，還包括氧化所述第一半導(dǎo)體墊，所述第二半導(dǎo)體墊，和所述半導(dǎo)體連接部的外部；并且去除所述第一半導(dǎo)體墊，所述第二半導(dǎo)體墊，和所述半導(dǎo)體連接部的被氧化的部分，其 中所述第一半導(dǎo)體墊和所述第二半導(dǎo)體墊在尺寸上被減小，并且其中所述半導(dǎo)體連接部的 保留的部分構(gòu)成所述半導(dǎo)體納米線。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述半導(dǎo)體納米線具有從lnm至20nm的橫向?qū)挾取?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。在兩端具有兩個半導(dǎo)體墊的半導(dǎo)體納米線浮置于襯底上方。應(yīng)力產(chǎn)生襯墊部形成于所述兩個半導(dǎo)體墊上方，而所述半導(dǎo)體納米線的中間部被暴露。柵極電介質(zhì)和柵極電極形成于所述半導(dǎo)體納米線的中間部的上方而所述半導(dǎo)體納米線由于所述應(yīng)力產(chǎn)生襯墊部在縱向應(yīng)力之下。所述半導(dǎo)體納米線的中間部在所述應(yīng)力產(chǎn)生襯墊的去除之后在內(nèi)置固有縱向應(yīng)力之下，因?yàn)樗鰱艠O電介質(zhì)和柵極電極的形成將所述半導(dǎo)體納米線鎖在受到應(yīng)變的狀態(tài)中。源極和漏極區(qū)形成于所述半導(dǎo)體墊中以便提供半導(dǎo)體納米線晶體管。中段(MOL)電介質(zhì)層可以直接形成于所述源極和漏極墊上。
文檔編號H01L21/336GK101859770SQ20101015943
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者劉小虎, 利迪賈·塞卡里克, 杜雷塞提·奇德姆巴拉奧 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司