[发明专利]一种鞘层沟道结构的垂直纳米线器件及其制备方法

摘要

本发明公布了一种鞘层沟道结构的垂直纳米线器件及其制备方法，结合刻蚀通孔、淀积沟道材料、填充二氧化硅，获得集成的鞘层沟道结构垂直纳米线器件；包括：提供一半导体衬底，实现器件隔离；形成重掺杂的下有源区；淀积假栅叠层；通过刻蚀通孔、淀积沟道材料、填充二氧化硅形成垂直的鞘层沟道结构；通过淀积、刻蚀形成器件的重掺杂上有源区；去除假栅，淀积HK、MG并形成栅电极；形成器件各端的金属接触；后续按现有的后端工艺完成器件集成。本发明能够有效地提高器件的短沟道效应控制能力，减小泄露电流；能精确控制器件沟道的厚度、截面积大小和形貌，并采用后栅工艺提高器件的性能。

主权项

1.一种鞘层沟道结构的垂直纳米线器件的制备方法，通过结合刻蚀通孔、淀积沟道材料和填充二氧化硅，获得集成的鞘层沟道结构垂直纳米线器件；包括如下步骤：A.提供一件半导体衬底，实现器件隔离；B.形成重掺杂的“下有源区”；C.淀积假栅叠层；具体步骤如下：C1.淀积一层介质作为“第一SDE掩膜层”，将所述第一SDE掩膜层的厚度设定为所述器件的下有源区侧墙的宽度；C2.淀积一层介质作为“假栅层”，将所述假栅层的厚度设定为所述器件的沟道长度Lg；C3.淀积一层介质作为“第二SDE掩膜层”，将所述第二SDE掩膜层的厚度设定为所述器件的上有源区侧墙的宽度；D.通过刻蚀通孔、淀积沟道材料、填充二氧化硅，形成垂直的鞘层沟道结构；具体步骤如下：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，所述窗口的底部露出器件的重掺杂下有源区，去胶；D3.通过淀积薄层的有源材料作为器件的沟道，此时所述沟道窗口的内壁和底部均被淀积，内壁的有源材料淀积厚度即为沟道层的厚度；D4.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；D5.通过淀积二氧化硅填充沟道窗口中心剩余的空隙，形成外层有源沟道、内层二氧化硅隔离的鞘层沟道结构；D6.通过化学机械抛光去除淀积超出第二SDE掩膜层上表面的二氧化硅材料，实现平坦化；E.通过淀积和刻蚀，形成器件的重掺杂“上有源区”；具体步骤如下：E1.淀积一层有源材料；E2.通过光刻定义上有源区窗口；E3.通过各向异性刻蚀形成上有源区，去胶；E4.通过离子注入方法，对上有源区进行重掺杂；E5.通过退火工艺激活源漏杂质，并使源漏杂质扩散进入沟道形成源/漏延伸区；F.去除假栅，淀积高K介质HK和金属栅MG，并形成栅电极；具体步骤如下：F1.淀积一层介质作为顶部掩膜层；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.依次淀积高K介质HK和金属栅MG材料；F6.通过各向异性刻蚀，去除不被顶部掩膜层覆盖的高K介质HK和金属栅MG材料，露出第一SDE掩膜层的上表面；G.形成器件各端的金属接触；具体步骤如下：G1.去除顶部掩膜层；G2.淀积一层层间介质，进行化学机械平坦化；G2.通过光刻、各向异性刻蚀，形成器件各端的接触孔，去胶；G3.在各接触孔中填充金属Metal0；G4.通过对金属Metal0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；H.后续按后端工艺完成器件集成；由此制备得到鞘层沟道结构的垂直纳米线器件。