基于外延層的納米線器件及其制造方法及包括其的電子設(shè)備的制造方法
【專利摘要】公開了半導(dǎo)體器件及其制造方法。根據(jù)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件可以包括：襯底；與襯底相隔開的至少一條沿彎曲縱向延伸方向延伸的半導(dǎo)體納米線；在襯底上形成的隔離層，隔離層露出半導(dǎo)體納米線；以及在隔離層上形成的與半導(dǎo)體納米線相交的柵堆疊，其中柵堆疊包括至少部分環(huán)繞半導(dǎo)體納米線外周的柵介質(zhì)層以及柵導(dǎo)體層。
【專利說明】
基于外延層的納米線器件及其制造方法及包括其的電子設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有高質(zhì)量外延層的納米線半導(dǎo)體器件及其制造方法及包括其的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，期望以迀移率高于硅(Si)的半導(dǎo)體材料來(lái)制作高性能半導(dǎo)體器件如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。但是，難以形成高質(zhì)量的高迀移率半導(dǎo)體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開的目的至少部分地在于提供一種具有高質(zhì)量外延層的納米線半導(dǎo)體器件及其制造方法及包括其的電子設(shè)備。
[0004]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底;與襯底相隔開的至少一條沿彎曲縱向延伸方向延伸的半導(dǎo)體納米線；在襯底上形成的隔離層，隔離層露出半導(dǎo)體納米線；以及在隔離層上形成的與半導(dǎo)體納米線相交的柵堆疊，其中柵堆疊包括至少部分環(huán)繞半導(dǎo)體納米線外周的柵介質(zhì)層以及柵導(dǎo)體層。
[0005]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:在襯底上形成相對(duì)于襯底懸置且至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的懸置鰭狀結(jié)構(gòu);基于懸置鰭狀結(jié)構(gòu)，形成至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的納米線；以及去除至少一部分與納米線交迭的懸置鰭狀結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種電子設(shè)備，包括由上述半導(dǎo)體器件形成的集成電路。
[0007]根據(jù)本公開的實(shí)施例，可以利用相對(duì)于襯底懸置的(薄)彎曲半導(dǎo)體層作為種子層，來(lái)生長(zhǎng)另外的半導(dǎo)體層，該另外的半導(dǎo)體層可以具有高迀移率或更好的電學(xué)性能?？梢员Ａ粼摪雽?dǎo)體層的一部分以形成納米線。以納米線為基礎(chǔ)，可以制造多種半導(dǎo)體器件。這種懸置的彎曲薄種子層可以使種子層和/或半導(dǎo)體層(納米線)中的應(yīng)力弛豫，降低整體應(yīng)變能，從而有助于抑制或避免在這些半導(dǎo)體層中產(chǎn)生缺陷，使所形成的材料的力學(xué)和電學(xué)性能的得到改善。
【附圖說明】
[0008]通過以下參照附圖對(duì)本公開實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0009]圖l(a)_27(c)是示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件流程的示意圖；
[0010]圖28-29是示意性示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件流程中部分階段的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下，將參照附圖來(lái)描述本公開的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開的概念。
[0012]在附圖中示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。
[0013]在本公開的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時(shí)，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。
[0014]根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供了一種具有懸置鰭結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。在此，所謂“鰭結(jié)構(gòu)”，是指相對(duì)于襯底表面突出的構(gòu)造，包括但不限于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)中的鰭;所謂“懸置”，是指鰭與襯底相分離。注意，鰭與襯底之間的間隔可以被其他材料(例如，隔離層)填充。鰭可以包括高迀移率半導(dǎo)體材料，以改善器件性能。在此，所謂的“高迀移率”是指相對(duì)于硅(Si)的迀移率要高。高迀移率半導(dǎo)體材料例如Ge、SiGe或II1-V族化合物半導(dǎo)體等。
[0015]鰭可以是在襯底上與襯底隔開的納米線。在此，所謂“納米線”是指呈線狀，即其縱向延伸長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其截面尺度，且截面尺度在納米級(jí)別的結(jié)構(gòu)。納米線可以呈沿彎曲(例如，大致“C”形或“S”形)縱向延伸方向延伸，且相對(duì)于襯底懸置，例如大致平行于襯底的表面延伸?？梢赃@種納米線為基礎(chǔ)，制造各種器件。例如，在FinFET的情形下，可以至少部分地環(huán)繞納米線的外周形成柵堆疊。在此，所謂“部分地環(huán)繞”，是指沿納米線的縱向延伸方向可以存在一范圍，在該范圍內(nèi)，柵堆疊可以完全包封納米線的外表面。
[0016]為隔離柵堆疊和襯底，可以在襯底上形成隔離層。在納米線的一部分縱向延伸范圍上，隔離層的頂面可以低于納米線的底面，以便于繞納米線外周形成柵堆疊;在納米線的另一部分縱向延伸范圍上，隔離層可以與納米線相接，從而可以支撐納米線。
[0017]根據(jù)實(shí)施例，基于同一鰭(S卩，納米線)可以形成多個(gè)器件。例如，可以基于納米線沿其縱向延伸方向的不同部分，分別形成相應(yīng)的器件。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況下，與同一納米線相交的柵堆疊可以多于一個(gè)，例如兩個(gè)或更多，以分別形成相應(yīng)的器件。例如，柵堆疊可以包括沿納米線的縱向延伸方向分開的第一柵堆疊和第二柵堆疊。第一柵堆疊可以與納米線沿縱向延伸方向的第一部分相交，第二柵堆疊可以與納米線沿縱向延伸方向的第二部分相交。第一柵堆疊和第二柵堆疊各自對(duì)應(yīng)的器件可以彼此隔離。例如，可以形成有電介質(zhì)層，該電介質(zhì)層可以沿與納米線的縱向延伸方向相交的方向延伸，并可以將納米線的不同部分隔開。例如，基于同一納米線的一個(gè)器件可以為P型器件，另一器件可以為η型器件，從而形成CMOS構(gòu)造。
[0018]這種半導(dǎo)體器件例如可以如下制作。具體地，可以在襯底上形成相對(duì)于襯底懸置且至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的懸置鰭狀結(jié)構(gòu)。這例如可以通過形成所需形狀的初始鰭狀結(jié)構(gòu)并使其與襯底分離(例如，通過去除初始鰭狀結(jié)構(gòu)靠近襯底的部分)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)施例，可以在襯底上形成具有彎曲(例如，大致“C”形或“S”形)縱向延伸方向的第一鰭狀結(jié)構(gòu)和第二鰭狀結(jié)構(gòu)，其中第一鰭狀結(jié)構(gòu)堆疊在第二鰭狀結(jié)構(gòu)之上。隨后，當(dāng)至少去除該第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分時(shí)，第一鰭狀結(jié)構(gòu)可以與第二鰭狀結(jié)構(gòu)相分離，從而第一鰭狀結(jié)構(gòu)可以相對(duì)于襯底(或者說，相對(duì)于襯底+第二鰭狀結(jié)構(gòu)的剩余部分)懸置。
[0019]為了支撐隨后將懸置的第一鰭狀結(jié)構(gòu)，可以形成支撐部。這種支撐部可以如下形成。具體地，可以在形成有第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的襯底上形成層狀材料(以下稱作支撐層)，并通過將該支撐層構(gòu)圖為在物理上連接第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的表面來(lái)形成支撐部。這樣，當(dāng)至少去除第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分時(shí)，第一鰭狀結(jié)構(gòu)可以通過支撐部在物理上連接到第二鰭狀結(jié)構(gòu)的剩余部分，并因此由第二鰭狀結(jié)構(gòu)的剩余部分支撐。更進(jìn)一步地，可以將支撐層構(gòu)圖為從襯底表面延伸至第一鰭狀結(jié)構(gòu)的表面并因此將第一鰭狀結(jié)構(gòu)與襯底在物理上連接的支撐部。這樣，即便第二鰭狀結(jié)構(gòu)被完全去除，第一鰭狀結(jié)構(gòu)也可以通過支撐部在物理上連接到襯底并以此由襯底支撐。
[0020]支撐層的構(gòu)圖可以利用掩模進(jìn)行。在垂直于第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)縱向延伸方向的方向上，掩模在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)上方延伸超出第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的范圍(這樣，掩?？梢哉诒沃螌釉诘谝缓偷诙挔罱Y(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底表面上延伸的部分，從而該部分隨后可以得以保留)；而在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸方向上，掩模在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)上方覆蓋第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸長(zhǎng)度的僅一部分(這樣，掩模遮蔽第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸范圍的僅一部分，從而該部分隨后可以與支撐部相連)。掩?？梢愿采w第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)端部，得到的支撐部可以相應(yīng)地位于第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)端部。
[0021]之后，可以至少去除第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分。這樣，第一鰭狀結(jié)構(gòu)相對(duì)于襯底類似于懸梁構(gòu)造，支撐部類似于懸梁的錨定結(jié)構(gòu)(anchor)，將作為懸梁的第一半導(dǎo)體層銷定至襯底。
[0022]為了便于去除至少去除第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分或者乃至去除整個(gè)第二鰭狀結(jié)構(gòu)，第二鰭狀結(jié)構(gòu)可以包括在襯底上形成的犧牲層，且第一鰭狀結(jié)構(gòu)可以包括疊置在犧牲層上的第一半導(dǎo)體層。例如，可以在襯底上依次形成犧牲層和第一半導(dǎo)體層，然后可以將第一半導(dǎo)體層和犧牲層構(gòu)圖為鰭狀結(jié)構(gòu)。在該構(gòu)圖步驟可以進(jìn)行到襯底中，從而在襯底上與鰭狀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的位置處可以具有突起。隨后，可以去除犧牲層。
[0023]基于懸置鰭狀結(jié)構(gòu)，可以形成至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的納米線。例如，可以通過外延，以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)為種子，生長(zhǎng)半導(dǎo)體層。可以該半導(dǎo)體層的至少一部分作為納米線。這種情況下，納米線的縱向延伸方向可以與懸置鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸方向大致相同。如下所述，為構(gòu)圖方便，可以保留該半導(dǎo)體層位于懸置鰭狀結(jié)構(gòu)底面上的部分作為納米線。
[0024]在上述實(shí)施例中，由于第一半導(dǎo)體層懸置從而其表面露出，可以在其表面上生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層。于是，在充分生長(zhǎng)的情況下，第二半導(dǎo)體層可以覆蓋第一半導(dǎo)體層(被支撐部)露出的所有表面。也即，第二半導(dǎo)體層可以至少部分地環(huán)繞第一半導(dǎo)體層的外周形成，從而第二半導(dǎo)體層可以同第一半導(dǎo)體層一樣呈(彎曲)鰭狀。如上所述，所謂“部分地環(huán)繞”，是指沿第一半導(dǎo)體層的縱向延伸方向可以存在一范圍，在該范圍內(nèi)，第二半導(dǎo)體層可以完全包封第一半導(dǎo)體層的外表面。也即，在該范圍內(nèi)，在與半導(dǎo)體層的縱向延伸方向垂直的截面上，第二半導(dǎo)體層可以形成閉合圖案(例如，與第一半導(dǎo)體層的截面形狀相對(duì)應(yīng)的矩形、多邊形等)。第一半導(dǎo)體層可以相對(duì)較薄(例如，厚度為約3?1nm)，且相對(duì)于襯底懸置。這樣，在生長(zhǎng)過程中第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層中的應(yīng)力可以得以弛豫，且因此可以抑制或避免在第一半導(dǎo)體層或第二半導(dǎo)體層中產(chǎn)生缺陷。
[0025]可以僅保留第二半導(dǎo)體層的一部分，以作為形成器件的“鰭”。例如，選擇性刻蝕第二半導(dǎo)體層，使得第二半導(dǎo)體層位于第一鰭狀結(jié)構(gòu)面向襯底一側(cè)的表面上的部分得以保留而其余部分被去除，從而形成納米線。
[0026]以納米線為基礎(chǔ)，可以有多種方式來(lái)完成器件的制造。例如，可以在襯底上形成隔離層，并在隔離層上形成與納米線相交的柵堆疊。為形成全環(huán)繞結(jié)構(gòu)，隔離層可以完全露出至少一部分的納米線，從而可以環(huán)繞該部分納米線形成柵堆疊。這種隔離層例如可以通過形成電介質(zhì)層并對(duì)其進(jìn)行回蝕來(lái)得到。此外，隔離層的形成可以與第二半導(dǎo)體層的選擇性刻蝕相結(jié)合。具體地，可以在第二半導(dǎo)體層環(huán)繞第一半導(dǎo)體層的情況下淀積電介質(zhì)層，然后對(duì)其進(jìn)行回蝕。在回蝕過程中，可以使電介質(zhì)層在第二半導(dǎo)體層下方與第二半導(dǎo)體層相接，但在其余位置處的表面低于半導(dǎo)體層面向襯底的表面(這可以通過例如以第二半導(dǎo)體層為掩模進(jìn)行回蝕來(lái)實(shí)現(xiàn))。這種狀態(tài)(第二半導(dǎo)體層的底面被電介質(zhì)層所遮蔽)下，可以第一半導(dǎo)體層為掩模，對(duì)第二半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性刻蝕。這樣，第二半導(dǎo)體層可以僅留于第一半導(dǎo)體層的底面與電介質(zhì)層的頂面之間。然后，對(duì)于電介質(zhì)層與第二半導(dǎo)體層或者說納米線相接的部分，可以通過刻蝕，來(lái)至少部分地移除，使得部分納米線懸置，以便環(huán)繞納米線形成柵堆疊。
[0027]如上所述，可以基于同一納米線形成兩個(gè)或更多器件。這些器件可以具有不同的配置，例如針對(duì)η型器件的配置和針對(duì)P型器件的配置。相應(yīng)地，納米線可以包括由不同材料形成的不同部分。例如，這可以通過分別繞第一半導(dǎo)體層沿其縱向延伸方向的一部分生長(zhǎng)一種半導(dǎo)體材料，并繞第一半導(dǎo)體層沿其縱向延伸方向的另一部分生長(zhǎng)另一種半導(dǎo)體材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]這種情況下，為了如上所述繞第一半導(dǎo)體層分別形成不同的半導(dǎo)體材料，可以先遮蔽第一半導(dǎo)體層的一部分，以在第一器件區(qū)域露出第一半導(dǎo)體層的第一部分。在第一器件區(qū)域，第一半導(dǎo)體層的第一部分相對(duì)于襯底懸置從而其表面露出，因此可以在其表面上生長(zhǎng)一種半導(dǎo)體材料。于是，在充分生長(zhǎng)的情況下，生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料可以覆蓋第一半導(dǎo)體層露出的所有表面。該半導(dǎo)體材料可以同第一半導(dǎo)體層一樣呈鰭狀，且隨后可以充當(dāng)?shù)谝黄骷?例如，η型器件)的鰭。之后，可以遮蔽第一器件區(qū)域，并在第二器件區(qū)域露出第一半導(dǎo)體層的第二部分。在第二器件區(qū)域，第一半導(dǎo)體層的第二部分相對(duì)于襯底懸置從而其表面露出，因此可以在其表面上生長(zhǎng)另一半導(dǎo)體材料。于是，在充分生長(zhǎng)的情況下，生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料可以覆蓋第一半導(dǎo)體層露出的所有表面。該另一半導(dǎo)體材料可以同第一半導(dǎo)體層一樣呈鰭狀，且隨后可以充當(dāng)?shù)诙骷?例如，P型器件)的鰭。
[0029]在器件之間例如η型器件與P型器件的有源區(qū)之間，可以形成隔離。例如，可以在第一器件區(qū)域(例如，η型器件區(qū)域)與第二器件區(qū)域(例如，P型器件區(qū)域)之間，可以將納米線分成相隔離的兩部分。這種隔離可以通過在這兩個(gè)器件區(qū)域之間的位置處通過切斷來(lái)實(shí)現(xiàn)(切口中隨后可以被后繼形成的介質(zhì)層例如層間電介質(zhì)層等填充)。
[0030]本公開可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0031]如圖1(a)和1(b)(圖1(a)是俯視圖，圖1(b)是沿圖1(a)中AA'線的截面圖)所示，提供襯底1001。該襯底1001可以是各種形式的襯底，例如但不限于體半導(dǎo)體材料襯底如體Si襯底等。在以下的描述中，為方便說明，以體Si襯底例如(111)晶片為例進(jìn)行描述。
[0032]在襯底1001上，例如通過外延生長(zhǎng)，依次形成犧牲層1003和第一半導(dǎo)體層1005。犧牲層1003可以包括與襯底1001和第一半導(dǎo)體層1005不同的半導(dǎo)體材料，如SiGe (Ge的原子百分比例如為約5?20% )，厚度為約10?lOOnm。第一半導(dǎo)體層1005可以包括合適的半導(dǎo)體材料，例如Si，厚度為約10?10nm0
[0033]隨后，可以對(duì)如此形成的第一半導(dǎo)體層1005和犧牲層1003(可選地，還有襯底1001)進(jìn)行構(gòu)圖，以形成鰭狀結(jié)構(gòu)。例如，這可以如下進(jìn)行。
[0034]具體地，可以在第一半導(dǎo)體層1005上形成硬掩模層。在該示例中，硬掩膜層可以包括氧化物(例如，氧化硅)層1007和多晶Si層1009。例如，氧化物層1007的厚度為約2?10nm，多晶Si層1009的厚度為約50?120nm。在該示例中，利用圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)，來(lái)將硬掩膜構(gòu)圖為鰭狀。為此，可以在硬掩膜層上形成構(gòu)圖(例如，通過曝光、顯影)的光刻膠PR。在此，光刻膠PR被構(gòu)圖為沿彎曲方向延伸的條狀，且其寬度(圖中水平方向上的維度)可以大致對(duì)應(yīng)于兩個(gè)鰭狀結(jié)構(gòu)之間的間距。這種彎曲形狀可以是弧形、弓形、多項(xiàng)式曲線或其組合等。在該示例中，光刻膠PR被構(gòu)圖為大致呈“C"形。
[0035]接著，如圖2(對(duì)應(yīng)于圖1(b)中的截面圖)所示，以該光刻膠PR為掩模，對(duì)多晶Si層1009(相對(duì)于氧化層1007)進(jìn)行選擇性刻蝕如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)。這樣，可以將多晶Si層1009構(gòu)圖為與光刻膠PR相對(duì)應(yīng)的彎曲條狀。接著，如圖3(a)和3(b)(圖3(a)是俯視圖，圖3
(b)是沿圖3(a)中AA'線的截面圖)所示，去除光刻膠PR，并在多晶Si層1009的側(cè)壁上形成側(cè)墻(spacer) 1011。本領(lǐng)域存在多種手段來(lái)形成側(cè)墻。例如，可以通過如原子層淀積(ALD)大致共形淀積一層氮化物(例如，氮化硅)，厚度例如為約3?10nm，然后對(duì)淀積的氮化物進(jìn)行選擇性刻蝕如RIE(例如沿大致垂直于襯底表面的方向進(jìn)行)，去除其橫向延伸部分，使得豎直延伸部分保留，以形成側(cè)墻1011。側(cè)墻1011覆蓋Si層1009的側(cè)壁。之后，如圖4 (對(duì)應(yīng)于圖3
(b)中的截面圖)所示，可以通過選擇性刻蝕去除多晶Si層1009(例如，通過TMAH溶液)
[0036]注意，盡管圖3(a)中未示出，但是在條狀多晶Si層1009的上下兩端的側(cè)壁上，也存在側(cè)墻1011，從而側(cè)墻1011繞條狀多晶Si層1009的外周形成封閉圖案。例如可以通過光刻，將側(cè)墻1011上下兩側(cè)的部分去除，從而可以將原本為封閉圖案的側(cè)墻1011分離為兩部分。每一部分對(duì)應(yīng)于將要形成的鰭狀結(jié)構(gòu)，在該示例中為如圖3(a)所示的兩個(gè)“C"形條狀。
[0037]然后，如圖5所示，以側(cè)墻1011為掩模，可以依次對(duì)氧化物層1007、第一半導(dǎo)體層1005和犧牲層1003進(jìn)行選擇性刻蝕如RIE。這樣，將側(cè)墻1011的圖案轉(zhuǎn)移到下方的層中，得到鰭狀結(jié)構(gòu)。在此，鰭狀結(jié)構(gòu)包括由半導(dǎo)體層1005構(gòu)成的第一鰭狀結(jié)構(gòu)和犧牲層1003構(gòu)成的第二鰭狀結(jié)構(gòu)。因此，第一半導(dǎo)體層1005的寬度(圖中水平方向的維度)與側(cè)墻1011的寬度大致相同(例如，約3?1nm)。在此，還可以進(jìn)一步選擇性刻蝕襯底1001。因此，在與鰭狀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的位置處，襯底1001上可以具有突起。鰭狀結(jié)構(gòu)在襯底上的投影大致位于該突起的中部。由于刻蝕的特性，刻蝕后的犧牲層1003以及襯底1001的突起可以呈從上至下逐漸變大的形狀。之后，可以通過選擇性刻蝕去除側(cè)墻1011，還可以進(jìn)一步通過選擇性刻蝕去除氧化物層1007，如圖6所示。
[0038]盡管在以上利用圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)來(lái)形成鰭狀結(jié)構(gòu)，但是本公開不限于此。例如，可以直接在第一半導(dǎo)體層1005上形成彎曲鰭狀的光刻膠，并以光刻膠為掩模，選擇性刻蝕第一半導(dǎo)體層1005、犧牲層1003和襯底1001，以形成彎曲鰭狀結(jié)構(gòu)。或者，也可以在硬掩膜層上直接形成彎曲鰭狀的光刻膠，利用光刻膠將硬掩膜構(gòu)圖為彎曲鰭狀，并利用彎曲鰭狀的硬掩膜依次選擇性刻蝕第一半導(dǎo)體層1005、犧牲層1003和襯底1001，以形成彎曲鰭狀結(jié)構(gòu)。
[0039]在此，示出了兩個(gè)鰭狀結(jié)構(gòu)。但是，本公開不限于此，例如可以形成更多或更少的鰭狀結(jié)構(gòu)。另外，鰭狀結(jié)構(gòu)的布局可以根據(jù)器件需要不同地設(shè)計(jì)。
[0040]在形成鰭狀結(jié)構(gòu)之后，可以形成支撐部。例如，如圖7所示，可以在形成有鰭狀結(jié)構(gòu)的襯底上，例如通過ALD，以大致共形的方式，淀積氧化物層1015和氮化物層1017。氧化物層1015的厚度可以為約I?10nm，氮化物層1017的厚度可以為約2?15nm。之后，如圖8中的俯視圖所示，可以在圖7所示的結(jié)構(gòu)上形成構(gòu)圖的光刻膠1019。該光刻膠1019被構(gòu)圖為覆蓋鰭狀結(jié)構(gòu)沿其縱向延伸方向的兩側(cè)(圖中上下兩側(cè))的端部，并沿圖中的水平方向延伸。這里需要指出的是，在圖8的俯視圖中，僅為方便起見，并未示出氮化物層1017隨襯底上鰭狀結(jié)構(gòu)而起伏的形貌，以下俯視圖中同樣如此。
[0041 ] 隨后，如圖9(a)、9(b)和9(c)(圖9(a)是俯視圖，圖9(b)是沿圖9(a)中AA'線的截面圖，圖9(c)是沿圖9(a)中AlAV線的截面圖)所示，以光刻膠1019為掩模，例如通過RIE(相對(duì)于氧化物層1015選擇性刻蝕)去除氮化物層1017。這樣，如圖9(c)所示，氮化物層1017留在鰭狀結(jié)構(gòu)兩側(cè)(圖9(a)中上下兩側(cè))的端部，并延伸到襯底1001的表面上。這樣，氮化物層1017將鰭狀結(jié)構(gòu)與襯底1001在物理上連接，并因此可以支撐鰭狀結(jié)構(gòu)(特別是在如下所述去除犧牲層1003之后)。之后，可以去除光刻膠1019。
[0042]在該實(shí)施例中，形成了氧化物層和氮化物層的疊層結(jié)構(gòu)的支撐層，并將該支撐層構(gòu)圖為支撐部。但是，本公開不限于此。支撐層可以包括各種合適的電介質(zhì)材料。在隨后去除支撐部的實(shí)施例中，支撐層甚至還可以包括半導(dǎo)體材料或?qū)щ姴牧稀?br>[0043]在此需要指出的是，僅為了圖示方便起見，圖9(c)所示的截面圖與圖9(a)所示的俯視圖在位置上有偏移(特別是圖9(c)中兩個(gè)鰭狀結(jié)構(gòu)的位置)。以下相應(yīng)截面圖中同樣如此。即，無(wú)論截面的截取位置如何，在截面圖中均在相同位置示出了鰭狀結(jié)構(gòu)。這并不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本公開的實(shí)質(zhì)。
[0044]之后，如圖10(a)和10(b)(圖10(a)對(duì)應(yīng)于圖9(b)中的截面圖，圖10(b)對(duì)應(yīng)于圖9
(c)中的截面圖)所示，可以通過例如RIE，(相對(duì)于Si材料的襯底1001和第一半導(dǎo)體層1005、SiGe材料的犧牲層1003以及氮化物層1017)進(jìn)行選擇性刻蝕，以去除氧化物層1015。如圖1O(a)所示，鰭狀結(jié)構(gòu)的中部被完全露出；此外，如圖10(b)所示，在鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)端部處，氧化物層1015被氮化物層1017覆蓋，并可以得以保留。然后，如圖11 (a)和11(b)(分別對(duì)應(yīng)于圖10(a)和10(b)的截面圖)所示，可以通過例如濕法腐蝕，(相對(duì)于Si材料的襯底1001和第一半導(dǎo)體層1005進(jìn)行選擇性刻蝕)去除犧牲層1003。這樣，在鰭狀的第一半導(dǎo)體層1005和襯底1001之間形成間隔1021。
[0045]在該示例中，犧牲層1003被全部去除。但是，本公開不限于此。例如，犧牲層1003可以僅有靠近第一半導(dǎo)體層1005底部的部分被去除。這種情況下，同樣可以實(shí)現(xiàn)下述的繞第一半導(dǎo)體層1005外周的生長(zhǎng)。
[0046]如圖11 (a)和11(b)所示，第一半導(dǎo)體層1005通過間隔1021與襯底1001隔開，大致平行于襯底表面延伸，并經(jīng)支撐部1015/1017而被襯底1001支撐。支撐部1015/1017包括在襯底1001的表面上延伸的橫向延伸部分以及沿大致垂直于襯底表面的方向延伸的豎直延伸部分。在該示例中，豎直延伸部分可以包括沿襯底1011的突起的表面延伸的部分、沿犧牲層1003(已經(jīng)去除)的表面延伸的部分以及沿第一半導(dǎo)體層1005的豎直側(cè)壁延伸的部分。這樣，支撐部1015/1017將第一半導(dǎo)體層1005物理連接到襯底1001，從而可以支撐第一半導(dǎo)體層1005。支撐部1015/1017可以在第一半導(dǎo)體層1005的相對(duì)兩側(cè)(圖中左右兩側(cè))的豎直側(cè)壁上延伸，從而夾持第一半導(dǎo)體層，以便更為穩(wěn)定地支撐第一半導(dǎo)體層1005。在第一半導(dǎo)體層1005的縱向延伸方向上，第一半導(dǎo)體層1005與支撐部1015/1017相連接部分的延伸范圍小于第一半導(dǎo)體層1005的縱向延伸長(zhǎng)度。在此，所謂“縱向延伸方向”是指第一半導(dǎo)體層1005的長(zhǎng)度方向，與之后形成的溝道區(qū)的長(zhǎng)度方向基本上一致，也即，從源區(qū)到漏區(qū)的方向或者反之亦然。這樣，第一半導(dǎo)體層1005相對(duì)于襯底1001，形成類似于懸梁的構(gòu)造，該懸梁通過支撐部1015/1017錨定到襯底1001。
[0047]在以上示例中，支撐部除了氮化物層1017之外，還包括氧化物層1015，但是本公開不限于此。例如，在以上結(jié)合圖7描述的操作中，可以不形成氧化物層1015，而直接形成氮化物層1017。這樣，同樣可以按以上結(jié)合圖8-ll(b)描述的方式進(jìn)行后繼操作。當(dāng)然，支撐部也可以是其他電介質(zhì)材料或疊層結(jié)構(gòu)。
[0048]另外，用來(lái)構(gòu)圖支撐部的掩模1019(參見圖8)不限于上述形狀。一般地，在垂直于鰭狀結(jié)構(gòu)縱向延伸方向的方向上，掩模在鰭狀結(jié)構(gòu)上方可以延伸超出鰭狀結(jié)構(gòu)的范圍。這樣，掩模可以覆蓋氮化物層1017在襯底1001(突起之外的)表面上延伸的部分，這部分隨后可以保留(充當(dāng)支撐部的底座)。另一方面，在鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸方向上，掩模在鰭狀結(jié)構(gòu)上方可以覆蓋鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸長(zhǎng)度的僅一部分。這樣，可以形成類似懸梁-錨定結(jié)構(gòu)的配置。
[0049]之后，可以遮蔽第一半導(dǎo)體層的一部分(例如，如圖8所示的下半部)，以在第一器件區(qū)域(例如，如圖8所示的上半部區(qū)域)露出第一半導(dǎo)體層。
[0050]具體地，如圖12(a)和12(b)(分別對(duì)應(yīng)于圖11(a)和11(b)的截面圖)所示，例如通過ALD，在圖11(a)和11(b)所示的結(jié)構(gòu)上形成遮蔽層。在此，遮蔽層可以包括以大致共形的方式淀積的氧化物層1023(厚度例如為約2?5nm)和氮化物層1025(厚度例如為約2?5nm)。這樣，遮蔽層將之前在襯底上所形成的結(jié)構(gòu)完全遮蔽。
[0051]然后，可以將該遮蔽層構(gòu)圖為遮蔽第一半導(dǎo)體層的一部分而在第一器件區(qū)域露出第一半導(dǎo)體層的第一部分。
[0052]例如，如圖13(a)_13(e)(圖13(a)是俯視圖，圖13(b)是沿圖13(a)中AA'線的截面圖，圖13(c)是沿圖13(a)中AlAl'線的截面圖，圖13(d)是沿圖13(a)中A2A2'線的截面圖，圖13(e)是沿圖13(a)中A3A3'線的截面圖)所示，在遮蔽層上形成光刻膠1027，并通過光刻(曝光、顯影等)將光刻膠1027構(gòu)圖為覆蓋第一半導(dǎo)體層的下半部(對(duì)應(yīng)于第二器件區(qū)域)，并沿圖中的水平方向延伸。這里需要指出的是，在圖13(a)的俯視圖中，僅為方便起見，并未詳細(xì)示出支撐部所在位置處的細(xì)節(jié)，這不會(huì)妨礙理解本發(fā)明。以下俯視圖中同樣如此。
[0053]隨后，如圖14(a)_14(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖13(b)_13(e)的截面圖)所示，以光刻膠1027為掩模，例如通過RIE(相對(duì)于氧化物層1023選擇性刻蝕)去除氮化物層1025。之后，可以去除光刻膠1027。這樣，如圖14(a)和14(c)所示，在第一器件區(qū)域中，氮化物層1025被去除;而在第二器件區(qū)域中，如圖14(b)和14(d)所示，氮化物層1025得以保留。然后，例如通過RIE(相對(duì)于氮化物選擇性刻蝕)，去除氧化物層1023。于是，如圖15(a)-15(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖14(a)-14(d)的截面圖)所示，在第一器件區(qū)域中，遮蔽層(1023、1025)被去除；而在第二器件區(qū)域中，遮蔽層(1023、1025)得以保留。
[0054]于是，第一半導(dǎo)體層在第一器件區(qū)域中露出，而在第二器件區(qū)域中被遮蔽。
[0055]然后，如圖16(a)、16(b)和16(c)(圖16(a)是俯視圖，圖16(b)是沿圖16(a)中AA'線的截面圖，圖16(c)是沿圖16(a)中A2A2'線的截面圖)所示，在第一器件區(qū)域中，可以在第一半導(dǎo)體層1005上生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層1029。在此，第二半導(dǎo)體層1029可以包括高迀移率材料，例如66、5丨66或111-￥族化合物半導(dǎo)體如11^13、11163513、11^8、6348、1116348、41513、11^、三族氮化物等，厚度可以為約5?15nm。在該示例中，第二半導(dǎo)體層1029可以適于形成例如η型器件。在化合物半導(dǎo)體如SiGe的情況下，其成分(例如，Ge原子百分比)可以漸變，使得例如從與第一半導(dǎo)體層1005(在此，Si)的晶格常數(shù)相差較少變?yōu)榕c第一半導(dǎo)體層1005的晶格常數(shù)相差較大，以便抑制位錯(cuò)或缺陷的生成。
[0056]這種生長(zhǎng)可以是選擇性生長(zhǎng)，從而第二半導(dǎo)體層1029只在半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體層1005(以及襯底1001)的表面上生長(zhǎng)?？梢钥刂频诙雽?dǎo)體層1029的生長(zhǎng)，使得其沒有完全填滿第一半導(dǎo)體層1005與襯底1001之間的間隔1021。由于第一半導(dǎo)體層1005的懸置構(gòu)造，在生長(zhǎng)過程中第一半導(dǎo)體層1005和第二半導(dǎo)體層1029中的應(yīng)力可以得以弛豫。
[0057]此外，如圖16(a)所示，第二半導(dǎo)體層1029如Ge、SiGe或II1-V族化合物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)通常大于硅的晶格常數(shù)，因此以硅的第一半導(dǎo)體層1005為種子生長(zhǎng)的第二半導(dǎo)體層1029的長(zhǎng)度相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005將增大。于是，如圖中箭頭所示，第二半導(dǎo)體層1029的中心相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005原本的中心將向左側(cè)偏移。這有助于在生長(zhǎng)過程中釋放應(yīng)力。
[0058]于是，可以抑制或避免第一半導(dǎo)體層1005或第二半導(dǎo)體層1029中產(chǎn)生缺陷，這有助于改善器件性能(例如，降低關(guān)態(tài)漏電流以及提升開態(tài)電流)。
[0059]在該示例中，第一半導(dǎo)體層1005露出的表面均被第二半導(dǎo)體層1029覆蓋。當(dāng)然，襯底1001的表面上也可以生長(zhǎng)有第二半導(dǎo)體層1029。
[0060]在該示例中，在第一器件區(qū)域中，沿第一半導(dǎo)體層的縱向延伸方向，除了支撐部所占據(jù)的縱向延伸范圍之外，在其余縱向延伸范圍處，第二半導(dǎo)體層1029完全包封第一半導(dǎo)體層1005的外周。這樣，在與第一半導(dǎo)體層1005的縱向延伸方向垂直的截面(S卩，圖16(b)所示的截面)上，第二半導(dǎo)體層1029形成閉合圖案(該示例中為矩形)。當(dāng)然，該閉合圖案由第一半導(dǎo)體層1005在該截面處的圖案所定，可以為其他形狀例如多邊形。
[0061]如此形狀的第二半導(dǎo)體層1029(更具體地，由此得到的納米線，如下所述)隨后可以充當(dāng)?shù)谝黄骷啮挕?br>[0062]之后，可以按照同樣的方式對(duì)第二器件區(qū)域(如圖16(a)所示的下半部區(qū)域)進(jìn)行處理，以在第二器件區(qū)域形成第二器件的鰭。
[0063]具體地，可以遮蔽第一器件區(qū)域，并在第二器件區(qū)域露出第一半導(dǎo)體層。
[0064]例如，如圖17(a)_17(e)(圖17(a)是俯視圖，圖17(b)是沿圖17(a)中AA'線的截面圖，圖17(c)是沿圖17(a)中AlAl'線的截面圖，圖17(d)是沿圖17(a)中A2A2'線的截面圖，圖17(e)是沿圖17(a)中A3A3'線的截面圖)所示，例如通過ALD，在圖16(a)和16(b)所示的結(jié)構(gòu)上形成遮蔽層。在此，遮蔽層可以包括以大致共形的方式淀積的氧化物層1031(厚度例如為約2?5nm)和氮化物層1033(厚度例如為約2?5nm)。這樣，遮蔽層將之前在襯底上所形成的結(jié)構(gòu)完全遮蔽。
[0065]然后，可以將該遮蔽層構(gòu)圖為遮蔽第一器件區(qū)域而在第二器件區(qū)域露出第一半導(dǎo)體層的第二部分。
[0066]如圖17(a)_17(e)所示，在遮蔽層上形成光刻膠1035，并通過光刻(曝光、顯影等)將光刻膠1035構(gòu)圖為覆蓋第一半導(dǎo)體層的上半部(對(duì)應(yīng)于第一器件區(qū)域)，并沿圖中的水平方向延伸。
[0067]在此需要指出的是，在圖17(a)的俯視圖中，僅為圖示方便起見，未示出第一半導(dǎo)體層1005以及第二半導(dǎo)體層1029上形成的遮蔽層(1023、1025、1031、1033)。
[0068]隨后，如圖18(a)_18(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖17(b)_17(e)的截面圖)所示，以光刻膠1035為掩模，例如通過RIE，依次選擇性刻蝕氮化物層1033(相對(duì)于氧化物層1031)、氧化物層1031(相對(duì)于氮化物層1025)、氮化物層1025(相對(duì)于氧化物層1023)以及氧化物層1023(相對(duì)于氮化物層1017)。之后，可以去除光刻膠1035。這樣，如圖18(b)和18(d)所示，在第二器件區(qū)域中，遮蔽層(1031、1033)被去除；而在第一器件區(qū)域中，遮蔽層(1031、1033)得以保由ο
[0069]于是，第一半導(dǎo)體層在第二器件區(qū)域中露出，而在第一器件區(qū)域中被遮蔽。
[0070]然后，如圖19(a)、19(b)和19(c)(圖19(a)是俯視圖，圖19(b)是沿圖19(a)中AlAV線的截面圖，圖19(c)是沿圖19(a)中A3A3'線的截面圖)所示，在第二器件區(qū)域中，可以在第一半導(dǎo)體層1005上生長(zhǎng)第三半導(dǎo)體層1039。在此，第二半導(dǎo)體層1039可以包括高迀移率材料，例如Ge、SiGe或II1-V 族化合物半導(dǎo)體如InSb、InGaSb、InAs、GaAs、InGaAs、Al Sb、InP、三族氮化物等，厚度可以為約5?15nm。在該示例中，第三半導(dǎo)體層1039可以適于形成例如P型器件。在化合物半導(dǎo)體如SiGe的情況下，其成分(例如，Ge原子百分比)可以漸變，使得例如從與第一半導(dǎo)體層1005(在此，Si)的晶格常數(shù)相差較少變?yōu)榕c第一半導(dǎo)體層1005的晶格常數(shù)相差較大，以便抑制位錯(cuò)或缺陷的生成。
[0071]這種生長(zhǎng)可以是選擇性生長(zhǎng)，從而第三半導(dǎo)體層1039只在半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體層1005(以及襯底1001)的表面上生長(zhǎng)。可以控制第三半導(dǎo)體層1039的生長(zhǎng)，使得其沒有完全填滿第一半導(dǎo)體層1005與襯底1001之間的間隔1037。由于第一半導(dǎo)體層1005的懸置構(gòu)造，在生長(zhǎng)過程中第一半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1039中的應(yīng)力可以得以弛豫。
[0072]此外，如圖19(a)所示，第三半導(dǎo)體層1039如Ge、SiGe或II1-V族化合物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)通常大于硅的晶格常數(shù)，因此以硅的第一半導(dǎo)體層1005為種子生長(zhǎng)的第三半導(dǎo)體層1039的長(zhǎng)度相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005將增大。于是，如圖中箭頭所示，第三半導(dǎo)體層1039的中心相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005原本的中心將向左側(cè)偏移。這有助于在生長(zhǎng)過程中釋放應(yīng)力。
[0073]于是，可以抑制或避免第一半導(dǎo)體層1005或第三半導(dǎo)體層1039中產(chǎn)生缺陷，這有助于改善器件性能(例如，降低關(guān)態(tài)漏電流以及提升開態(tài)電流)。
[0074]在該示例中，第一半導(dǎo)體層1005露出的表面均被第三半導(dǎo)體層1039覆蓋。當(dāng)然，襯底1001的表面上也可以生長(zhǎng)有第三半導(dǎo)體層1039。
[0075]在該示例中，在第二器件區(qū)域中，沿第一半導(dǎo)體層的縱向延伸方向，除了支撐部所占據(jù)的縱向延伸范圍之外，在其余縱向延伸范圍處，第三半導(dǎo)體層1039完全包封第一半導(dǎo)體層1005的外周。這樣，在與第一半導(dǎo)體層1005的縱向延伸方向垂直的截面(S卩，圖19(b)所示的截面)上，第三半導(dǎo)體層1039形成閉合圖案(該示例中為矩形)。當(dāng)然，該閉合圖案由第一半導(dǎo)體層1005在該截面處的圖案所定，可以為其他形狀例如多邊形。
[0076]如此形狀的第三半導(dǎo)體層1029(更具體地，由此得到的納米線，如下所述)隨后可以充當(dāng)?shù)诙骷啮挕?br>[0077]之后，可以通過選擇性刻蝕如RIE，去除第一器件區(qū)域中的遮蔽層(1031、1033)。在去除過程中，為了保護(hù)半導(dǎo)體層(特別是當(dāng)前暴露在外的第三半導(dǎo)體層1039)，可以在第二器件區(qū)域中形成光刻膠以覆蓋第三半導(dǎo)體層。在去除遮蔽層之后，可以去除這種光刻膠。
[0078]接著，可以對(duì)如上所述形成的第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039進(jìn)行選擇性刻蝕，以保留其一部分(例如，從便于刻蝕的角度來(lái)說，可以保留其位于第一半導(dǎo)體層1005底面上的部分)，從而形成納米線。在形成FinFET的下述示例中，這可以與FinFET的制造特別是隔離層的制造相結(jié)合進(jìn)行。
[0079]例如，如圖20(a)_20(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖18(a)、18(c)、18(b)、18(d)的截面圖)所示，為了隔離柵堆疊和襯底，可以在襯底1001上(在該示例中，在襯底1001上形成的第二半導(dǎo)體層1029、第三半導(dǎo)體層1039上)首先形成隔離層1041。這種隔離層例如可以通過在襯底上淀積電介質(zhì)材料如氧化物，且然后進(jìn)行回蝕來(lái)形成?？梢缘矸e足夠厚的電介質(zhì)層，使得其可以填充第一、第二、第三半導(dǎo)體層與襯底之間的空間。另外，可以控制回蝕深度，使得回蝕后的電介質(zhì)層能夠露出第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039(例如，回蝕后電介質(zhì)層的頂面可以低于第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039的底面)。但是，在第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039的下方，由于第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039(在回蝕過程中可以充當(dāng)掩模)的存在，回蝕后的電介質(zhì)層可以與第二半導(dǎo)體層1029和第三半導(dǎo)體層1039的底面相接。
[0080]此外，對(duì)于支撐部(1015、1017)被隔離層1041露出的部分，可以通過選擇性刻蝕來(lái)去除。圖20(a)-20(d)示出了支撐部的露出部分被去除后的情況。如圖20(a)和20(b)所示，在第一器件區(qū)域中，第二半導(dǎo)體層1029繞第一半導(dǎo)體層1005的外周延伸，但是在原先支撐部所在的位置處，第二半導(dǎo)體層1029僅在第一半導(dǎo)體層1005的底面上延伸。同樣地，如圖20
(c)和20(d)所示，在第二器件區(qū)域中，第三半導(dǎo)體層1039繞第一半導(dǎo)體層1005的外周延伸，但是在原先支撐部所在的位置處，第二半導(dǎo)體層1039僅在第一半導(dǎo)體層1005的底面上延伸。
[0081]接著，如圖21(a)_21(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖20(a)_20(d)的截面圖)所示，可以對(duì)第二半導(dǎo)體層1029、第三半導(dǎo)體層1039進(jìn)行選擇性刻蝕。在刻蝕過程中，由于第一半導(dǎo)體層1005(可以充當(dāng)掩模)的存在，第二半導(dǎo)體層1029、第三半導(dǎo)體層1039可以留于第一半導(dǎo)體層1005與隔離層1041之間。這樣，在第一器件區(qū)域中，剩下的第二半導(dǎo)體層1029呈納米線狀延伸，其延伸形狀對(duì)應(yīng)于上方的第一半導(dǎo)體層1005;同樣地，在第二器件區(qū)域中，剩下的第三半導(dǎo)體層1039呈納米線狀延伸，其延伸形狀對(duì)應(yīng)于上方的第一半導(dǎo)體層1005。
[0082]由于第一半導(dǎo)體層1005底面上的第三半導(dǎo)體層1029、1039從第一半導(dǎo)體層1005的底面開始生長(zhǎng)，而襯底1001上的第三半導(dǎo)體層1029、1039從襯底1001的表面開始生長(zhǎng)，因此上下兩側(cè)的第三半導(dǎo)體層1029、1039的晶體結(jié)構(gòu)可以大致成鏡像關(guān)系。
[0083]然后，如圖22(a)_22(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖21(a)_21(d)的截面圖)所示，可以通過選擇性刻蝕，去除第一半導(dǎo)體層1005。這樣，就得到了在隔離層1041上彎曲延伸(延伸方向與之前形成的第一半導(dǎo)體層1005的彎曲方向一致)的納米線1029、1039?；谶@種納米線，存在多種工藝來(lái)形成多種器件。
[0084]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以形成全環(huán)繞FinFET。為此，需要使納米線的一部分懸置，以便繞其形成柵堆疊。為此，可以通過例如選擇性刻蝕，使納米線的該部分與之下的隔離層1041相分離。例如，如圖23(a)-23(e)(圖23(a)是俯視圖，圖23(b)是沿圖23(a)中AA'線的截面圖，圖23(c)是沿圖23(a)中AlAl'線的截面圖，圖23(d)是沿圖23(a)中A2A2'線的截面圖，圖23(e)是沿圖23(a)中A3A3'線的截面圖)所示，可以在圖22(a)-22(d)所述的結(jié)構(gòu)上形成光刻膠1043，光刻膠1043可以通過光刻構(gòu)圖為露出納米線中將要繞其形成柵堆疊的部分(對(duì)應(yīng)于溝道區(qū))以及之下的隔離層1041。然后，可以對(duì)光刻膠1043露出的隔離層1043進(jìn)行選擇性刻蝕，以使得納米線的相應(yīng)部分與隔離層1041相分離，如圖23(b)和23(c)所示。為了保證分離效果，可以使用各向同性刻蝕。在此，并不將納米線全部與隔離層1041相分離，而是使得一部分納米線(例如，納米線的兩端)與隔離層1041相接。這樣，可以有效地支撐懸置的納米線部分。之后，可以去除光刻膠1043。
[0085]如此形成的納米線1029和1039可以充當(dāng)器件的鰭。之后，可以隔離層1041形成與鰭相交的柵堆疊，并形成最終的半導(dǎo)體器件(例如，F(xiàn)inFET)。例如，這可以如下進(jìn)行。
[0086]具體地，如圖24(a)_24(d)(分別對(duì)應(yīng)于圖23(b)_23(e)的截面圖)所示，可以在隔離層1041上依次形成犧牲柵介質(zhì)層1045和犧牲柵導(dǎo)體層1047。例如，犧牲柵介質(zhì)層1045可以包括厚度為約0.3?2nm的氧化物(例如，S12或GeO2),犧牲柵導(dǎo)體層1047可以包括多晶硅?？梢詫?duì)犧牲柵導(dǎo)體層1045進(jìn)行平坦化處理如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。由于納米線1029、1039的懸置結(jié)構(gòu)，因此犧牲柵介質(zhì)層1045和犧牲柵導(dǎo)體層1047可以環(huán)繞納米線1029、1039的懸置部分。
[0087]接著，如圖25(a)_25(c)(圖25(a)是俯視圖，圖25(b)是沿圖25(a)中AA'線的截面圖，圖25(c)是沿圖25(a)中AlAl'線的截面圖)所示，可以通過例如光刻，將犧牲柵介質(zhì)層1045和犧牲柵導(dǎo)體層1047構(gòu)圖為犧牲柵堆疊。在此，示出了與納米線1029相交的犧牲柵堆疊以及與納米線1039相交的犧牲柵堆疊。在該示例中，有兩個(gè)犧牲柵堆疊與同一鰭狀結(jié)構(gòu)相交。但是，本公開不限于此。例如，可以有更多柵堆疊與同一鰭狀結(jié)構(gòu)相交。犧牲柵堆疊的布局可以根據(jù)器件設(shè)計(jì)而定。
[0088]圖25(a)_25(c)示出了犧牲柵導(dǎo)體層1047已被構(gòu)圖，而犧牲柵介質(zhì)層1045尚未被構(gòu)圖的情況?？梢詷?gòu)圖的犧牲柵導(dǎo)體層1047為掩模，對(duì)犧牲柵介質(zhì)層1045進(jìn)行構(gòu)圖。
[0089]在半導(dǎo)體的情況下，可以將η型器件和P型器件彼此隔離。例如，如圖26的俯視圖所示，可以通過例如光刻，在第一器件區(qū)域和第二器件區(qū)域之間的位置(圖中的中部)，將由第二半導(dǎo)體層形成的納米線1029和由第三半導(dǎo)體層形成的納米線1039)切斷。切口可以被隨后形成的電介質(zhì)層(例如，層間電介質(zhì)層1051)填充。
[0090]接著，如圖27(a)_27(c)(圖27(a)是俯視圖，圖27(b)是沿圖27(a)中AA'線的截面圖，圖27(c)是沿圖27(a)中AlAV線的截面圖)所示，可以完成器件制造。
[0091]具體地，在形成犧牲柵堆疊之后，例如可以犧牲柵堆疊為掩模，進(jìn)行暈圈(halo)注入和延伸區(qū)(extens1n)注入。接下來(lái)，可以在犧牲柵堆疊的側(cè)壁上形成柵側(cè)墻1049(例如，氮化物)。然后，可以犧牲柵堆疊及柵側(cè)墻為掩模，進(jìn)行源/漏(S/D)注入。隨后，可以通過退火，激活注入的離子，以在犧牲柵堆疊兩側(cè)(圖27(a)的俯視圖中上下兩側(cè))在納米線1029、1039中形成源/漏區(qū)。在CMOS的情況下，可以分別對(duì)納米線1029和1039進(jìn)行不同的注入(例如，對(duì)納米線1029進(jìn)行η型注入，對(duì)納米線1039進(jìn)行P型注入)。在對(duì)其中一個(gè)納米線進(jìn)行注入時(shí)，可以遮蔽另一納米線(例如，通過光刻膠)。
[0092]之后，可以形成層間電介質(zhì)層1051(例如，氧化物)。可以對(duì)層間電介質(zhì)層1051進(jìn)行平坦化處理如CMP，CMP可以停止于柵側(cè)墻1049，從而露出犧牲柵導(dǎo)體層1047?？梢酝ㄟ^選擇性刻蝕，去除犧牲柵導(dǎo)體層1047和犧牲柵介質(zhì)層1045。接著，在由于犧牲柵導(dǎo)體層1047和犧牲柵介質(zhì)層1045而在柵側(cè)墻1049內(nèi)側(cè)留下的柵槽內(nèi)，可以填充柵介質(zhì)層(例如，高K柵介質(zhì))和柵導(dǎo)體層(例如，金屬柵導(dǎo)體)，以形成最終的柵堆疊。在此，對(duì)于第一器件，柵介質(zhì)層1053和柵導(dǎo)體層1055可以包括適于η型器件的材料;對(duì)于第二器件，柵介質(zhì)層1057和柵導(dǎo)體層1059可以包括適于P型器件的材料。在高K柵介質(zhì)/金屬柵導(dǎo)體的情況下，在柵介質(zhì)層和柵導(dǎo)體層之間還可以形成功函數(shù)調(diào)節(jié)層(未示出)。
[0093]本領(lǐng)域技術(shù)人員知道多種方式來(lái)以鰭為基礎(chǔ)制作器件，在此對(duì)于形成鰭之后的工藝不再贅述。
[0094]各柵堆疊與相應(yīng)的鰭(1029、1039)構(gòu)成相應(yīng)的器件如η型或P型FinFET。根據(jù)器件設(shè)計(jì)，這些器件可以相連接(例如，通過金屬互連)或者相隔離。如圖所示，半導(dǎo)體器件可以包括與襯底1001相隔開的納米線1029或1039，充當(dāng)該器件的鰭。此外，該器件還包括隔離層1041以及在隔離層1041上形成的與鰭(1029、1039)相交的柵堆疊(1053、1055或1057、1059) ο
[0095]在以上實(shí)施例中，在第一半導(dǎo)體層1005的兩側(cè)端部形成了支撐部，并可以將彎曲鰭狀結(jié)構(gòu)的兩端固定，這對(duì)于彎曲的鰭狀結(jié)構(gòu)特別有利。但是本公開不限于此，在兩側(cè)端部之外或者代替兩側(cè)端部，也可以在第一半導(dǎo)體層的其他部位(例如，中部)處形成支撐部。
[0096]盡管在以上實(shí)施例中，P型器件和η型器件均形成為具有彎曲種子層構(gòu)造，但是本公開不限于此。例如，P型器件和η型器件之一可以具有彎曲種子層構(gòu)造，而另一方可以具有其他構(gòu)造(例如，直線種子層構(gòu)造，通過將鰭狀結(jié)構(gòu)形成為直線形來(lái)獲得)。
[0097]此外，在以上實(shí)施例中，將由同一鰭狀結(jié)構(gòu)形成的同一種子層的不同部分分別用于P型器件和η型器件，但是本公開不限于此。例如，基于同一種子層可以形成一種類型如P型的器件，而基于另一種子層可以形成另一類型如η型的器件。當(dāng)然，基于同一種子層形成的器件數(shù)目不限于2，可以更少或者更多。
[0098]在以上示例中，形成了大致“C”形的彎曲鰭狀結(jié)構(gòu)，但是本公開不限于此，可以形成各種彎曲形狀，例如弧形、弓形、多項(xiàng)式曲線等或其組合。例如，如圖28所示，在以上結(jié)合圖1(a)描述的操作中，可以將光刻膠PR構(gòu)圖為大致“S”形，而不是大致“C”形。其他操作可以如上所述進(jìn)行。這樣，可以在以上結(jié)合圖16(a)_16(c)描述的操作中，在“S”形的第一半導(dǎo)體層的第一部分(圖中上半部)上生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層1029，并可以在以上結(jié)合圖19(a)-19(c)描述的操作中，在“S”形的第一半導(dǎo)體層的第二部分(圖中下半部)上生長(zhǎng)第三半導(dǎo)體層1039，如圖29所示。如上所述，第二半導(dǎo)體層1029、第三半導(dǎo)體層1039的長(zhǎng)度同樣可以相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005變大。這樣，如圖27中的箭頭所述，第二半導(dǎo)體層1029、第三半導(dǎo)體層1039的中心相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1005原本的中心將偏移。這有助于在生長(zhǎng)過程中釋放應(yīng)力。更具體地，中心可以向彎曲形狀的凸出一側(cè)偏移(“S”形上半部向左側(cè)偏移，而“S”形下半部向右側(cè)偏移)。之后，可以按上述方式，形成與“S”形鰭相交的柵堆疊。
[0099]在以上實(shí)施例中，以FinFET為例進(jìn)行描述，但是本公開不限于此。本公開的技術(shù)可以適用于各種半導(dǎo)體器件，特別是需要利用高迀移率材料如Ge、SiGe、in-V族化合物半導(dǎo)體材料等的半導(dǎo)體器件，例如各種光電器件如光電二極管、激光二極管(LD)等。例如，可以通過對(duì)納米線進(jìn)行相應(yīng)摻雜來(lái)形成pn結(jié)，以形成二極管。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道各種方式來(lái)以納米線為基礎(chǔ)制造各種半導(dǎo)體器件。
[0100]根據(jù)本公開實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備。例如，通過集成多個(gè)這樣的半導(dǎo)體器件以及其他器件(例如，其他形式的晶體管等)，可以形成集成電路(1C)，并由此構(gòu)建電子設(shè)備。因此，本公開還提供了一種包括上述半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。電子設(shè)備還可以包括與集成電路配合的顯示屏幕以及與集成電路配合的無(wú)線收發(fā)器等部件。這種電子設(shè)備例如智能電話、平板電腦(PC)、個(gè)人數(shù)字助手(PDA)等。
[0101]根據(jù)本公開的實(shí)施例，還提供了一種芯片系統(tǒng)(SoC)的制造方法。該方法可以包括上述制造半導(dǎo)體器件的方法。具體地，可以在芯片上集成多種器件，其中至少一些是根據(jù)本公開的方法制造的。
[0102]在以上的描述中，對(duì)于各層的構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒有做出詳細(xì)的說明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過各種技術(shù)手段，來(lái)形成所需形狀的層、區(qū)域等。另外，為了形成同一結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)計(jì)出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實(shí)施例，但是這并不意味著各個(gè)實(shí)施例中的措施不能有利地結(jié)合使用。
[0103]以上對(duì)本公開的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本公開的范圍。本公開的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本公開的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本公開的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底； 與襯底相隔開的至少一條沿彎曲縱向延伸方向延伸的半導(dǎo)體納米線； 在襯底上形成的隔離層，隔離層露出半導(dǎo)體納米線；以及 在隔離層上形成的與半導(dǎo)體納米線相交的柵堆疊，其中柵堆疊包括至少部分環(huán)繞半導(dǎo)體納米線外周的柵介質(zhì)層以及柵導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，納米線大致呈“C”形或“S”形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，半導(dǎo)體納米線沿其縱向延伸方向的一部分與隔離層相接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，半導(dǎo)體納米線沿其縱向延伸方向的相對(duì)端部與隔離層相接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 至少部分環(huán)繞各柵介質(zhì)層外周的功函數(shù)調(diào)節(jié)層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，至少一條納米線沿其縱向延伸方向包括第一部分和第二部分，與該納米線相交的柵堆疊包括與該納米線的第一部分相交的第一柵堆疊以及與該納米線的第二部分相交的第二柵堆疊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中， 該納米線的第一部分和第二部分包括不同的材料，和/或 第一柵堆疊和第二柵堆疊包括不同的配置。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，該納米線的第一部分和第一柵堆疊用于P型器件，該納米線的第二部分和第二柵堆疊用于η型器件;或反之亦然。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，還包括:沿與該納米線的縱向延伸方向相交的方向延伸的電介質(zhì)層，其中該電介質(zhì)層將該納米線的第一部分與第二部分相隔離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 在襯底的表面上形成的與半導(dǎo)體納米線相同材料的半導(dǎo)體層。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 在襯底的表面上形成的與半導(dǎo)體納米線相同材料的半導(dǎo)體層， 其中，隔離層形成于該半導(dǎo)體層上。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的半導(dǎo)體器件，其中，該半導(dǎo)體層的晶體結(jié)構(gòu)大致為半導(dǎo)體納米線的晶體結(jié)構(gòu)的鏡像。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，在襯底上與納米線相對(duì)應(yīng)的位置處形成有突起。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中，納米線在襯底上的投影大致位于突起的中部。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，襯底包括Si，納米線包括Ge、SiGe或II1-V族化合物半導(dǎo)體。16.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上形成相對(duì)于襯底懸置且至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的懸置鰭狀結(jié)構(gòu)； 基于懸置鰭狀結(jié)構(gòu)，形成至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的納米線；以及 去除至少一部分與納米線交迭的懸置鰭狀結(jié)構(gòu)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成懸置鰭狀結(jié)構(gòu)包括: 在襯底上形成至少部分地沿彎曲縱向延伸方向延伸的第一鰭狀結(jié)構(gòu)和第二鰭狀結(jié)構(gòu)，第一鰭狀結(jié)構(gòu)堆疊在第二鰭狀結(jié)構(gòu)之上； 在第一鰭狀結(jié)構(gòu)和第二鰭狀結(jié)構(gòu)上形成用以支撐第一鰭狀結(jié)構(gòu)的支撐部；以及至少部分去除第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分，從而第一鰭狀結(jié)構(gòu)的至少一部分與第二鰭狀結(jié)構(gòu)相分離，第一鰭狀結(jié)構(gòu)的所述至少一部分形成所述懸置鰭狀結(jié)構(gòu)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成納米線包括: 以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)為種子層，生長(zhǎng)半導(dǎo)體層； 選擇性刻蝕半導(dǎo)體層，使得半導(dǎo)體層位于懸置鰭狀結(jié)構(gòu)面向襯底一側(cè)的表面上的部分得以保留而其余部分被去除，從而形成納米線。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，第二鰭狀結(jié)構(gòu)包括在襯底上形成的犧牲層，第一鰭狀結(jié)構(gòu)包括疊置在犧牲層上的第一半導(dǎo)體層。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，形成第一鰭狀結(jié)構(gòu)和第二鰭狀結(jié)構(gòu)包括:依次將第一半導(dǎo)體層和犧牲層構(gòu)圖為鰭狀結(jié)構(gòu)。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，至少部分去除第二鰭狀結(jié)構(gòu)靠近第一鰭狀結(jié)構(gòu)底部的部分包括:去除犧牲層。22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，通過選擇性生長(zhǎng)，來(lái)生長(zhǎng)半導(dǎo)體層。23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括: 在襯底上形成隔離層，其中隔離層露出納米線；以及 在隔離層上形成與納米線相交的柵堆疊。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，形成隔離層包括: 在襯底上形成電介質(zhì)層； 回蝕電介質(zhì)層，使其在半導(dǎo)體層下方與半導(dǎo)體層相接，但在其余位置處的表面低于半導(dǎo)體層面向襯底的表面，其中，在該狀態(tài)下，利用懸置鰭狀結(jié)構(gòu)為掩模，對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性刻蝕，以形成納米線；以及 在納米線的一部分與襯底之間，使得電介質(zhì)層與納米線相分離，從而形成隔離層。25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，形成支撐部包括: 在形成有第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的襯底上形成層狀材料，并通過將該層狀材料構(gòu)圖為在物理上連接第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的表面來(lái)形成支撐部。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，形成支撐部包括: 在形成有第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的襯底上形成層狀材料，并通過將該層狀材料構(gòu)圖為從襯底表面延伸至第一鰭狀結(jié)構(gòu)的表面并因此將第一鰭狀結(jié)構(gòu)與襯底在物理上連接，來(lái)形成支撐部。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，形成層狀材料并對(duì)其構(gòu)圖包括: 形成層狀材料使其覆蓋第一鰭狀結(jié)構(gòu)、第二鰭狀結(jié)構(gòu)和襯底表面，并形成掩模以遮蔽一部分層狀材料，其中，在垂直于第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)縱向延伸方向的方向上，掩模在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)上方延伸超出第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的范圍；而在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸方向上，掩模在第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)上方覆蓋第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的縱向延伸長(zhǎng)度的僅一部分； 通過選擇性刻蝕來(lái)去除未被遮蔽的層狀材料部分；以及 去除掩模。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，形成掩模包括: 使掩模覆蓋第一和第二鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)端部。29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，生長(zhǎng)半導(dǎo)體層包括: 以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)沿其縱向延伸方向的第一部分為種子層，生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層；以及 以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)沿其縱向延伸方向的第二部分為種子層，生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層。30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中， 生長(zhǎng)半導(dǎo)體層包括: 以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)沿其縱向延伸方向的第一部分為種子層，生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層；以及 以懸置鰭狀結(jié)構(gòu)沿其縱向延伸方向的第二部分為種子層，生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層， 形成柵堆疊包括: 形成與由第一半導(dǎo)體層得到的納米線相交的第一柵堆疊以及與由第二半導(dǎo)體層得到的納米線相交的第二柵堆疊。31.—種電子設(shè)備，包括由如權(quán)利要求1?15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件形成的集成電路。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電子設(shè)備，還包括:與所述集成電路配合的顯示器以及與所述集成電路配合的無(wú)線收發(fā)器。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK105932057SQ201610467229
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】朱慧瓏
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所