[发明专利]纳米线的制造方法、纳米线场效应晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种纳米线的制造方法、纳米线场效应晶体管的制造方法。

背景技术

为了跟上摩尔定律的脚步，人们不断地缩小半导体器件(例如：场效应晶体管)的特征尺寸。由于小尺寸下短沟道效应和栅极漏电流的问题使晶体管的开关性能变坏，因此通过缩小传统场效应晶体管的物理尺寸来提高性能已经面临一些困难。

现有技术发展了纳米线场效应晶体管(Nanowire Field-Effect Transistor，NWFET)技术。在公开号为US2011133162A1的美国专利申请中公开了一种纳米线场效应晶体管。参考图1，示出了所述美国专利申请中公开的纳米线场效应晶体管的示意图，包括：硅衬底100，位于所述硅衬底100上的氧化埋层104；所述氧化埋层104的上表面形成有多个凸起部，所述凸起部上形成有第一衬垫区域106、第二衬垫区域108以及位于所述第一衬垫区域106、第二衬垫区域108之间的多个纳米线110，所述多个纳米线110相对于所述氧化埋层104悬挂于第一衬垫区域106、第二衬垫区域108之间。其中，所述第一衬垫区域106、第二衬垫区域108后续用于形成源极区域和漏极区域，所述多个纳米线110构成沟道区域，所述纳米线110上还会形成包围所述纳米线110的围栅结构(图未示)。

所述NWFET具有一维纳米线沟道，由于量子限制效应，沟道内载流子原理表面分布，因此载流子传输受表面散射和沟道横向电场影响较小，从而可以获得较高的电子迁移率。此外，由于NWFET具有较小尺寸的沟道并且通常采用围栅结构，栅极可以从多个方向对所述沟道进行调制，从而可增强栅极的调制能力，改善阈值特性。因此NWFET可以很好地抑制短沟道效应，使场效应晶体管尺寸可以进一步减小；此外，由于NWFET的围栅结构改善了栅极调控能力，从而缓解了减薄栅介质厚度的需求，进而可以减小栅极的漏电流。

然而，如何进一步优化NWFET的性能仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种纳米线的制造方法、纳米线场效应晶体管的制造方法，以优化用作沟道的纳米线的性能以及纳米线场效应晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提出了一种纳米线的制造方法，包括：形成横截面呈长方形的第一纳米线；在所述第一纳米线的表面上形成半导体层，形成包括所述第一纳米线和所述半导体层的第二纳米线，所述第二纳米线横截面为边长数大于或等于五的多边形；对所述第二纳米线进行退火，以形成纳米线。所述方案中通过先形成一横截面为多边形的第二纳米线，再进行退火，由于所述第二纳米线的表面相对于第一纳米线的表面更接近圆弧形状，可以减小退火步骤的时间，还可以提高纳米线表面光滑度从而提高纳米线场效应晶体管的性能。

可选方案中，所述第一纳米线包括两个(100)晶面的表面和两个(110)晶面的表面。所述(100)、(110)晶面的表面便于进行外延生长，从而可以抑制缺陷的产生。

可选方案中，所述半导体层的材料与所述第一纳米线的材料相同。一方面便于进行外延生长，抑制缺陷的产生；另一方面可减少材料的种类，节约成本。

可选方案中，在退火的步骤之后，还包括：对所述纳米线进行至少一次氧化和湿法刻蚀的步骤。所述氧化和湿法刻蚀使纳米线具有更接光滑的表面，所述纳米线用作晶体管的沟道时可提高纳米线场效应晶体管的性能。

相应地，本发明还提供一种纳米线场效应晶体管的制造方法，包括：提供基底，所述基底包括第一半导体层；图形化所述第一半导体层，形成源极区域、漏极区域以及位于所述源极区域、漏极区域之间具有长方形横截面的第一纳米线；在所述第一纳米线的表面上形成半导体层，形成包括所述第一纳米线和所述半导体层的第二纳米线，所述第二纳米线横截面为边长数大于或等于五的多边形；对所述第二纳米线进行退火，以形成纳米线；在所述纳米线上形成栅极；对所述源极区域、漏极区域进行掺杂，分别形成源极、漏极。本方案形成的纳米线场效应晶体管中具有表面光滑的纳米线，可减小漏电流，从而提高纳米线场效应晶体管的性能。此外，通过先形成一横截面接近圆弧的多边形的第二纳米线，可以减小退火步骤的时间，从而在提高纳米线场效应晶体管性能的同时简化了制程。