[发明专利]纳米线结构的制作方法

说明书

本申请提供了一种纳米线结构的制作方法。该制作方法包括：步骤S1，提供一个衬底，并在衬底上形成依次远离衬底的第一半导体材料部与掩膜部；步骤S2，对第一半导体材料部进行表面处理，使得第一半导体材料部的表面部分形成第一表层；步骤S3，刻蚀去除第一表层，去除第一表层的速率与去除衬底的速率之比在大于10；重复步骤S2至步骤S3，直到第一半导体材料部形成纳米线。该制作方法实现了自限制刻蚀，保证了在刻蚀的过程中对衬底造成的损伤较小；之后再进行表面处理，然后在再刻蚀，直到形成预定尺寸的纳米线结构，且形成的纳米线尺寸的重复性和均匀性较好。

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种纳米线结构的制作方法。

背景技术

纳米线结构一般作为先进MOS器件的结构(比如沟道)，在半导体制造中，纳米线的制作工艺一般包括：衬底1'上通过外延方式依次生长第一半导体材料部2'与第二半导体材料部3'，形成如图1所示的结构；将第一半导体材料部2'选择性去除一部分，剩下的第一半导体材料部形成纳米线21'，如图2所示。

现有技术一般采用湿法刻蚀、等离子干法刻蚀或气态分子反应刻蚀去除第一半导体材料部，以下以衬底是硅层，第一半导体材料部是锗部或者锗硅部，第二半导体材料部是硅层为例来说明这三种方法的具体过程以及存在的问题。

湿法刻蚀中，一般采用H₂O₂溶液、HF溶液和CH₃COOH溶液腐蚀Ge或者GeSi，且对Si具有很高的选择比(即硅的去除速率很慢)，但是，湿法刻蚀速率的重复性和一致性不是很好，另外，湿法刻蚀容易导致第二半导体材料部与衬底粘附的问题。具体的反应式包括：Ge+H₂O₂→GeO+H₂O、GeO+H₂O₂→GeO₂+H₂O与GeO₂+HF→H₂GeF₆+H₂O。

等离子干法刻蚀因为等离子带有物理轰击作用的特性，所以会对衬底与第二半导体材料部造成损伤，极限选择比也不如湿法刻蚀对衬底与第二半导体材料部的损伤小。

气态分子反应刻蚀一般采用HCl气体在高温下腐蚀Ge，具体的反应式为Ge(s)+2HCl(g)→GeCl₂(g)+H₂(g)，该过程需要在较高的温度下进行，一般大于600℃，但是该刻蚀方法也会较严重地损伤衬底与第二半导体材料部，具体的反应为Si(s)+2HCl(g)→SiCl₂(g)+H₂(g)。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种纳米线结构的制作方法，以解决现有技术中的制作方法不能在保证对其他材料层造成较小的损伤的前提下，很好地控制刻蚀第一半导体材料部的速率的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种纳米线结构的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，提供一个衬底，并在上述衬底上形成依次远离上述衬底的第一半导体材料部与掩膜部；步骤S2，对上述第一半导体材料部进行表面处理，使得上述第一半导体材料部的表面部分形成第一表层；步骤S3，刻蚀去除上述第一表层，去除上述第一表层的速率与去除上述衬底的速率之比在大于10；重复上述步骤S2至上述步骤S3，直到上述第一半导体材料部形成纳米线。

进一步地，上述步骤S2中，还对上述衬底进行表面处理，形成衬底表层，在上述步骤S3中，去除上述第一表层的速率与去除上述衬底表层的速率之比在大于10，优选在形成上述纳米线后，上述制作方法还包括去除上述衬底表层的步骤。