[发明专利]一种垂直硅纳米线场效应晶体管的制备方法

摘要

本发明提供一种寄生电阻较小的垂直硅纳米线场效应晶体管的制备方法，属于超大规模集成电路制造技术领域。利用本发明制备出的垂直型硅纳米线场效应晶体管相比于传统的平面场效应晶体管，一方面由于其本身的一维几何结构导致的良好栅控能力，能够提供很好的抑制短沟道效应的能力，并减小泄漏电流和漏致势垒降低(DIBL)；另一方面，进一步缩小器件面积，提高了IC系统的集成度。

主权项

一种垂直硅纳米线场效应晶体管的制备方法，其步骤包括：a)在硅衬底上定义有源区，形成LOCOS隔离；b)制备垂直硅纳米线，通过两次光刻和干法刻蚀，形成直径较大的垂直硅柱和顶部支撑结构；具体步骤如下：i.低压化学气相沉积第一层氧化硅、第一层氮化硅，作为硬掩膜；ii.光刻定义横向线条，作为后面漏端的支撑结构；iii.各向异性干法刻蚀第一层氮化硅、第一层氧化硅和衬底硅；iv.低压化学气相沉积第二层氮化硅，作为侧墙结构；v.各向异性干法刻蚀第二层氮化硅；vi.各向异性干法刻蚀硅，形成硅条；vii.光刻保护硅条中间部分区域，作为后面垂直归纳米线的器件区域；viii.各向同性干法刻蚀硅，使没有受到光刻胶保护的硅条悬空；ix.去掉光刻胶；c)进一步缩小纳米线的尺寸，形成直径10纳米左右的垂直硅纳米线，同时保留垂直硅纳米线顶部还保留有大面积图形作为器件的漏端，以减小漏端寄生电阻；具体步骤如下：i.各项同性湿法腐蚀硅，进一步缩小垂直硅柱的尺寸；ii.干氧氧化，形成直径10纳米左右的垂直硅纳米线，并形成第二层氧化硅；iii.湿法腐蚀去掉干氧氧化时形成的氮氧硅；iv.湿法腐蚀去掉低压化学气相沉积形成的第一层、第二层氮化硅；v.湿法腐蚀去掉干氧氧化形成的第二层氧化硅和低压化学气相沉积形成的第一层氧化硅；d)定义垂直硅纳米线的源漏区域和沟道区域并进行掺杂，具体步骤如下：i.对源漏进行离子注入，注入角度为垂直于硅片表面，并退火；ii.低压化学气相沉积第三层氧化硅，利用化学机械抛光(CMP)完成氧化硅的平坦化；iii.光刻保护场氧区域；iv.湿法腐蚀第三层氧化硅至一定厚度，作为栅材料与源端的隔离层；v.去掉光刻胶；vi.干氧氧化形成栅氧化层；vii.低压化学气相沉积多晶硅，利用化学机械抛光(CMP)完成多晶硅的平坦化；viii.对多晶硅进行离子注入，并退火；ix.光刻定义栅结构区域，然后进行各项异性干法刻蚀多晶硅，去掉光刻胶；x.各项同性湿法腐蚀多晶硅至一定厚度，作为栅和栅引出；xi.低压化学气相沉积第四层氧化硅，用化学机械抛光(CMP)完成氧化硅的平坦化；xii.光刻保护场氧区域；xiii.湿法腐蚀第四层氧化硅至露出硅，作为栅材料与漏端的隔离层；xiv.去掉光刻胶；e)形成接触孔和金属互联。