[发明专利]纳米线场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体纳米线场效应晶体管。

背景技术

纳米线场效应晶体管(FET)通常包括具有沟道区的纳米线。沟道区的部分用栅极材料围绕。有源源极和漏极区被连接到沟道区。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种用于形成纳米线场效应晶体管(FET)器件的方法包括在衬底之上形成纳米线，在所述纳米线的一部分的周围形成衬里材料，在所述衬里材料上形成盖帽层，邻近在所述盖帽层的侧壁并在所述纳米线的部分的周围形成第一间隔物，在所述盖帽层和所述第一间隔物上形成硬掩模层，去除所述纳米线的暴露部分以形成部分地由栅极材料限制的第一腔，在所述第一腔中所述纳米线的暴露的截面上外延生长半导体材料，去除所述硬掩模层和所述盖帽层，在所述第一腔中外延生长的所述半导体材料的周围形成第二盖帽层以限定沟道区，以及形成与所述沟道区相接触的源极区和漏极区。

根据本发明的另一实施例，一种用于形成纳米线场效应晶体管(FET)器件的方法包括在衬底之上形成纳米线，在所述纳米线的一部分的周围形成衬里材料，在所述衬里材料上形成盖帽层，邻近所述盖帽层的侧壁并在所述纳米线的部分的周围形成第一间隔物，在所述盖帽层和所述第一间隔物上形成硬掩模层，去除所述纳米线的暴露部分以形成部分地由栅极材料限定的第一腔，在所述第一腔中所述纳米线的暴露截面上外延生长半导体材料，去除所述硬掩模和所述盖帽层的部分以限定所述沟道区，以及形成与所述沟道区相接触的源极区和漏极区。

根据本发明的另一实施例，一种场效应晶体管(FET)器件包括第一FET，所述第一FET包括包含第一外延生长材料的一部分和第二外延生长材料一部分的第一纳米线沟道区、围绕所述第一纳米线沟道区的第一栅极结构、以及设置在所述栅极结构周围的第一盖帽层。

通过本发明的技术能实现附加的特征和优点。本文中详细描述的本发明的其它实施例和方面被认为是所要求保护的发明的一部分。要更好的理解本发明的优点和特征，请参考描述和附图。

附图说明

在对说明书结论处的权利要求中具体地指出并清楚地要求保护被认为是发明的主题。从下述详细描述并结合附图，本发明的上述和其它特征、优点将显而易见。

图1示出了在制造期间的FET器件的一部分的截面图。

图2示出了各向同性刻蚀工艺之后所得到的结构。

图3示出了纳米线材料的外延生长之后所得到的结构的示例性实施例。

图4示出了去除硬掩模层和盖帽层之后所得到的结构。

图5示出了在栅极材料的部分的周围形成盖帽层和硬掩模层之后所得到的结构。

图6示出了用于制造纳米线器件的替代示例性方法之后所得到的结构。

图7示出了形成间隔物材料之后的包括FET器件的所得到的结构。

图8示出了用于制造纳米线器件的替代示例性方法。

图9示出了形成纳米线材料之后所得到的结构。

图10示出包括FET器件的所得到的结构。

具体实施方式

现有的用于制造纳米线FET器件的自上而下方法不能提供用于形成具有不同材料的纳米线的合适方法。下述的方法及所得到的结构提供可包括在纳米线内形成的任何数量的外延生长材料的纳米线FET器件。

图1示出了在制造期间的FET器件的一部分的截面图。在此方面，在设置在硅衬底100上的掩埋氧化物(BOX)层104上限制绝缘体上硅(SOI)衬垫区106、衬垫区108和纳米线部分(纳米线)109。通过在诸如反应离子蚀刻(RIE)的刻蚀工艺之后使用光刻将衬垫区106、衬垫区108和纳米线部分109构图。一旦衬垫区106、衬垫区108和纳米线部分109被构图后，各向同性蚀刻工艺使纳米线109悬挂在BOX层104上方。在各向同性蚀刻之后，平滑纳米线部分109以形成椭圆状的(在一些例中，圆柱状)的纳米线109，该纳米线通过衬垫区106和衬垫区108悬挂在BOX层上方。进行氧化工艺，以降低纳米线109的直径到所希望的尺寸。