[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置的制造方法，涉及半导体技术领域。该制造方法包括：提供半导体衬底；刻蚀该半导体衬底以形成鳍片，该鳍片的两侧形成沟槽；形成填充该沟槽的刻蚀引导层；刻蚀该刻蚀引导层以露出鳍片的一部分；选择性刻蚀鳍片使得该鳍片与该刻蚀引导层上表面邻接的部分被去除，从而形成纳米线；以及形成包绕该纳米线的栅极结构。通过本发明的方法形成了环栅纳米线器件。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

准弹道输运特征的环栅纳米线MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)由于具备很强的栅控能力和抑制短沟道效应的能力，被认为是未来半导体发展路线最有希望的候选者之一。采用传统CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺在SOI(Silicon On Insulator，绝缘衬底上的硅)和体硅衬底上制备环栅纳米线MOSFET，解决了许多关键的技术难点，获得了许多突破性进展。

发明内容

本发明一个实施例的目的之一是：提供一种环栅纳米线器件的制造方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：

提供半导体衬底；

刻蚀所述半导体衬底以形成鳍片，所述鳍片的两侧形成沟槽；

形成填充所述沟槽的刻蚀引导层；

刻蚀所述刻蚀引导层以露出所述鳍片的一部分；

选择性刻蚀所述鳍片使得所述鳍片与所述刻蚀引导层上表面邻接的部分被去除，从而形成纳米线；以及

形成包绕所述纳米线的栅极结构。

在一个实施例中，利用含氯或者含溴的气体进行等离子体干法刻蚀来实施所述选择性刻蚀。

在一个实施例中，所述含氯的气体包括Cl₂；所述含溴的气体包括HBr气体。

在一个实施例中，所述刻蚀引导层的材料包括二氧化硅。

在一个实施例中，所述选择性刻蚀的步骤以下列条件执行：将Cl₂或HBr气体连同载流气体通入等离子体反应腔室，在0.05毫托至5000毫托的压强下，在10w至5000w的微波功率下执行。

在一个实施例中，所述Cl₂或所述HBr气体的气体流量的范围为10sccm至2000sccm；所述载流气体的气体流量范围为10sccm至2000sccm。

在一个实施例中，所述载流气体包括He、N₂或Ar。

在一个实施例中，在将Cl₂或HBr气体连同载流气体通入等离子体反应腔室的情况下，还将氧气通入所述等离子体反应腔室，其中，所述氧气的气体流量的范围为100sccm至10000sccm。

在一个实施例中，刻蚀所述半导体衬底以形成鳍片的步骤包括：在所述半导体衬底上形成图案化的硬掩模层；以及以所述硬掩模层作为掩模，刻蚀所述半导体衬底以形成鳍片，其中，所述鳍片包括位于所述鳍片中部的第一鳍片部分和分别在所述鳍片两端的第二鳍片部分和第三鳍片部分，所述第一鳍片部分两侧形成沟槽，所述第二鳍片部分和所述第三鳍片部分的横向宽度分别大于所述第一鳍片部分的横向宽度。

在一个实施例中，所述硬掩模层包括交替层叠的用于阻挡不同的等离子体刻蚀的第一材料层和第二材料层。

在一个实施例中，所述第一材料层的材料包括：正硅酸乙酯TEOS；所述第二材料层的材料包括：氮化钛。