[发明专利]一种空气侧墙结构的垂直纳米线器件的集成方法

摘要

本发明提供一种空气侧墙结构的垂直纳米线器件的集成方法，该方法结合刻蚀通孔、外延沟道材料的集成，制备了上有源区空气侧墙结构。与传统的二氧化硅或氮化硅侧墙结构相比，由于空气的相对介电常数为1，可以极大地减小栅极与上有源区之间的寄生电容，且将上有源区作为器件的漏端，优化漏端的寄生电容，能极大地改善器件的频率特性；同时本发明将下有源延伸区重掺杂，作为器件的源端，能减小源端电阻，减少器件开态电流的退化，而上有源延伸区是由沟道一侧轻掺杂过渡到上有源区一侧的重掺杂，可以减小漏端电场对沟道区的穿透，同时又维持了较低的漏端电阻。本发明与传统集成电路制造技术相兼容，工艺简单、成本代价小。

主权项

1.一种空气侧墙结构的垂直纳米线器件的集成方法，包括如下步骤：A.提供一半导体衬底，实现器件隔离；B.形成重掺杂的下有源区；C.淀积假栅叠层；具体实现步骤如下：C1.淀积一层介质作第一SDE掩膜层，其厚度定义了器件的下有源区侧墙的宽度；C2.淀积一层介质作假栅层，其厚度定义了器件的沟道长度；C3.淀积一层介质作第二SDE掩膜层，其厚度定义了器件的上有源区侧墙的宽度；D.通过刻蚀通孔、外延沟道形成垂直沟道结构；具体实现步骤如下：D1.通过光刻定义沟道截面的形状、大小；D2.通过各向异性刻蚀形成沟道窗口，窗口底部露出器件的重掺杂下有源区，去胶；D3.通过原位重掺杂的图形化外延技术在窗口内形成器件的下有源延伸区，下有源延伸区的厚度不超过第一SDE掩膜层的厚度；D4.通过图形化外延技术形成器件的沟道，沟道窗口内被沟道材料填满；D5.通过化学机械抛光去除淀积超出第二SDE掩膜层上表面的沟道材料，实现平坦化；D6.通过对沟道上端进行离子注入，形成从上至下浓度由高变低的掺杂分布，离子注入的结深不超过第二SDE掩膜层的厚度，至此形成器件的上有源延伸区；E.通过淀积、刻蚀形成器件的重掺杂上有源区；具体实现步骤如下：E1.淀积一层有源材料；E2.通过离子注入技术对有源材料进行重掺杂；E3.通过光刻技术定义上有源区窗口；E4.通过各向异性刻蚀至第二SDE掩膜层的上表面，形成上有源区，去胶；E5.通过退火工艺激活源漏杂质；F.去除假栅，淀积HK、MG并形成栅电极；具体实现步骤如下：F1.淀积一层介质作顶部掩膜层；F2.通过光刻定义栅电极；F3.通过各向异性刻蚀，露出第一SDE掩膜层的上表面，去胶；F4.通过各向同性刻蚀，去除整个假栅层；F5.依次淀积HK、MG材料；F6.通过各向异性刻蚀，去除不被顶部掩膜层覆盖的HK、MG材料，露出第一SDE掩膜层的上表面；G.去除第二SDE掩膜层和顶部掩膜层，形成上有源区空气侧墙；具体实现步骤如下：G1.通过各向同性刻蚀，去除整个第二SDE掩膜层和顶部掩膜层；G2.通过各向异性淀积一层层间介质，上有源区空气侧墙形成；G3.对层间介质进行化学机械平坦化；H.形成器件各端的金属接触；具体实现步骤如下：H1.通过光刻、各向异性刻蚀形成器件各端的接触孔，去胶；H2.在各接触孔中填充金属Metal 0；H3.通过对金属Metal 0进行化学机械平坦化，实现器件之间的导电层分离，达到器件隔离的效果；I.最后进入常规后端工艺，完成器件集成。