半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本申请公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，所述方法包括：在衬底上形成叠层结构，所述叠层结构包括一个或堆叠的多个半导体结构，形成所述半导体结构包括：形成第一半导体层；和在所述第一半导体层上形成第二半导体层；其中，在形成至少一个所述半导体结构中的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区；刻蚀所述叠层结构，以形成鳍片结构和位于所述鳍片结构的至少一侧的支撑结构，所述支撑结构包括所述掺杂区的至少一部分；以及去除所述鳍片结构中的第一半导体层，从而形成悬置在所述衬底上方的第二半导体层。本申请可以改善悬置在衬底上方的第二半导体层弯曲的问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及一种纳米线及其制造方法。
技术介绍
栅极全包围(gate-all-around，GAA)纳米线的金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)具有良好的静电控制能力以及增强的电荷传输能力，因此可以作为器件进一步缩小的选择。然而，本申请的专利技术人发现，现有的纳米线可能会存在弯曲的现象，从而使得其在作为沟道时影响器件的性能。
技术实现思路
本申请的一个目的在于改善纳米线弯曲的问题。根据本申请的一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：在衬底上形成叠层结构，所述叠层结构包括一个或堆叠的多个半导体结构，形成所述半导体结构包括：形成第一半导体层；和在所述第一半导体层上形成第二半导体层；其中，在形成至少一个所述半导体结构中的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区；刻蚀所述叠层结构，以形成鳍片结构和位于所述鳍片结构的至少一侧的支撑结构，所述支撑结构包括所述掺杂区的至少一部分；以及去除所述鳍片结构中的第一半导体层，从而形成悬置在所述衬底上方的第二半导体层。在一个实施例中，悬置在所述衬底上方的第二半导体层包括纳米线。在一个实施例中，在形成任意两个或更多个半导体结构的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区。在一个实施例中，所述叠层结构包括第一区域、与所述第一区域邻接的第二区域和与所述第二区域邻接的第三区域；在形成至少一个半导体结构的第一半导体层后，对所述第一区域和所述第三区域中的至少一个区域的第一半导体层进行离子注入以形成所述掺杂区。在一个实施例中，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域和所述第二区域作为所述支撑结构；或所述第二区域的剩余部分除所述鳍片结构之外的区域、所述第一区域和所述第二区域作为所述支撑结构。在一个实施例中，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、以及所述第一区域与所述第二区域邻接的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域的剩余部分和所述第三区域作为所述支撑结构。在一个实施例中，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、以及所述第三区域与所述第二区域邻接的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第三区域的剩余部分和所述第一区域作为所述支撑结构。在一个实施例中，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、所述第一区域与所述第二区域邻接的一部分、以及所述第三区域与所述第二区域邻接的一部分、从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域的剩余部分和所述第三区域的剩余部分作为所述支撑结构。在一个实施例中，所述离子注入的注入条件包括：注入杂质包括Si、C、N、F和He中的一种或多种；注入能量为5KeV-100KeV；注入剂量为1×1013atoms/cm2-1×1015atoms/cm2；注入温度为100℃-800℃。在一个实施例中，通过干法刻蚀去除所述鳍片结构中的第一半导体层。在一个实施例中，所述干法刻蚀的条件包括：压强为5mTorr-200mTorr；功率为100W-2000W；偏压为0-200V；采用的源气体包括CF4、O2、NF3、CH2F2和Cl2中的一种或多种。在一个实施例中，CF4的流量为50sccm-500sccm；O2的流量为0-100sccm；NF3的流量为0-200sccm；CH2F2的流量为0-100sccm；Cl2的流量为0-100sccm。在一个实施例中，所述方法还包括：在去除所述鳍片结构中的第一半导体层之后，执行退火工艺。在一个实施例中，所述退火工艺的工艺条件包括：退火气氛包括N2；退火温度为100℃-1000℃；退火时间为10s-1000s。在一个实施例中，所述多个半导体结构中的第二半导体层的厚度从上至下逐渐增大。在一个实施例中，所述叠层结构还包括：在最上面的半导体结构上的第一半导体层；所述去除步骤还包括去除所述支撑结构中最上面的第一半导体层。在一个实施例中，所述第一半导体层的材料包括SiGe；所述第二半导体层的材料包括Si、Ge或InGaAs。根据本申请的另一方面，提供了一种半导体装置，包括：衬底；在所述衬底上的支撑结构，包括一个或堆叠的多个半导体结构，所述半导体结构包括：第一半导体层和在所述第一半导体层上的第二半导体层；以及悬置在所述衬底上方的一个或多个第三半导体层，每个第三半导体层与一个半导体结构中的第二半导体层是一体的；其中，至少一个所述半导体结构中的第一半导体层中具有掺杂区。在一个实施例中，所述第三半导体层包括纳米线。在一个实施例中，任意两个或更多个半导体结构中的第一半导体层中具有掺杂区。在一个实施例中，所述装置包括两个所述支撑结构；每个第三半导体层与两个所述支撑结构中的各一个第二半导体层是一体的。在一个实施例中，所述掺杂区中的杂质包括Si、C、N、F和He中的一种或多种。在一个实施例中，所述多个第三半导体层的厚度从上至下逐渐增大。在一个实施例中，所述第一半导体层的材料包括SiGe；所述第二半导体层的材料包括Si、Ge或InGaAs；所述第三半导体层的材料包括Si、Ge或InGaAs。本申请实施例的制造方法中，由于对至少一个半导体结构中的第一半导体层的一部分进行离子注入形成了掺杂区，如此在形成支撑结构后，减小了支撑结构中的第一半导体层的本征应力，从而可以改善悬置在衬底上方的第二半导体层弯曲的问题。在第二半导体层为纳米线的情况下，可以改善纳米线弯曲的问题。通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本申请的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理，在附图中：图1是根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的简化流程图；图2A示出了根据本申请一个实施例的形成叠层结构的俯视图；图2B示出了沿着图2A的线B-B’截取的截面图；图3A示出了根据本申请第一实现方式的刻蚀叠层结构的俯视图；图3B示出了沿着图3A的线B-B’截取的截面图；图4A示出了根据本申请第二实现方式的刻蚀叠层结构的俯视图；图4B示出了沿着图4A的线B-B’截取的截面图；图5A示出了根据本申请第三实现方式的刻蚀叠层结构的俯视图；图5B示出了沿着图5A的线B-B’截取的截面图；图6A示出了根据本申请第四实现方式的刻蚀叠层结构的俯视图；图6B示出了沿着图6A的线B-B’截取的截面图；图7A示出了根据本申请第五实现方式的刻蚀叠层结构的俯视图；图7B示出了沿着图7A的线B-B’截取的截面图；图8A示出了根据本申请一个实施例的去除鳍片结构中的第一半导体层的俯视图；图8B示出了沿着图8A的线B-B’截取的截面图；图9示出了根据本申请一个实施例的执行退火工艺后的第二半导体层的截面图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本申请范围的限制。此外，应当理解，为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：在衬底上形成叠层结构，所述叠层结构包括一个或堆叠的多个半导体结构，形成所述半导体结构包括：形成第一半导体层；和在所述第一半导体层上形成第二半导体层；其中，在形成至少一个所述半导体结构中的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区；刻蚀所述叠层结构，以形成鳍片结构和位于所述鳍片结构的至少一侧的支撑结构，所述支撑结构包括所述掺杂区的至少一部分；以及去除所述鳍片结构中的第一半导体层，从而形成悬置在所述衬底上方的第二半导体层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：在衬底上形成叠层结构，所述叠层结构包括一个或堆叠的多个半导体结构，形成所述半导体结构包括：形成第一半导体层；和在所述第一半导体层上形成第二半导体层；其中，在形成至少一个所述半导体结构中的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区；刻蚀所述叠层结构，以形成鳍片结构和位于所述鳍片结构的至少一侧的支撑结构，所述支撑结构包括所述掺杂区的至少一部分；以及去除所述鳍片结构中的第一半导体层，从而形成悬置在所述衬底上方的第二半导体层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，悬置在所述衬底上方的第二半导体层包括纳米线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成任意两个或更多个半导体结构的第一半导体层后，对该第一半导体层的一部分进行离子注入以形成掺杂区。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叠层结构包括第一区域、与所述第一区域邻接的第二区域和与所述第二区域邻接的第三区域；在形成至少一个半导体结构的第一半导体层后，对所述第一区域和所述第三区域中的至少一个区域的第一半导体层进行离子注入以形成所述掺杂区。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域和所述第二区域作为所述支撑结构；或所述第二区域的剩余部分除所述鳍片结构之外的区域、所述第一区域和所述第二区域作为所述支撑结构。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、以及所述第一区域与所述第二区域邻接的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域的剩余部分和所述第三区域作为所述支撑结构。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、以及所述第三区域与所述第二区域邻接的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第三区域的剩余部分和所述第一区域作为所述支撑结构。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述叠层结构包括：刻蚀去除所述第二区域的一部分、所述第一区域与所述第二区域邻接的一部分、以及所述第三区域与所述第二区域邻接的一部分，从而形成所述鳍片结构；其中，所述第一区域的剩余部分和所述第三区域的剩余部分作为所述支撑结构。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的注入条件包括：注入杂质包括Si、C、N、F和He中的一种或多种；注入能量为5KeV-100KeV；注入剂量为1×1013atoms/cm2-1×1015atoms/cm2；注入温度为100℃-800℃。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，郑二虎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31