全包围栅极结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种全包围栅极结构及其制造方法，利用湿法各向异性刻蚀有源区的硅线条，使硅线条悬空，可以减少工艺复杂性，降低成本，能很好地控制有源区尺寸，且本方法与现有的集成电路平面工艺相兼容，所形成的全包围栅极结构能有效地控制沟道，得到所需要的器件特性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，利用湿法各向异性刻蚀有源区的硅线条，使硅线条悬空，可以减少工艺复杂性，降低成本，能很好地控制有源区尺寸，且本方法与现有的集成电路平面工艺相兼容，所形成的全包围栅极结构能有效地控制沟道，得到所需要的器件特性。【专利说明】
本专利技术涉及半导体集成电路制造工艺
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着集成电路行业的不断发展，集成芯片的关键尺寸也遵照摩尔定律不断缩小，对于集成芯片的器件结构的要求也越来越高。在先进的集成芯片中，传统的平面结构的器件已经难以满足电路设计的要求。因此非平面结构的器件也应运而生，包括绝缘体上硅(801, 81110011 011 1118111211:010、双栅、多栅、纳米线场效应管以及最新的三维栅极。鳍式场效应管(打必价)已出现在2011111技术代的应用中，目前的？111而1的栅控制基本是三面控制的。 这种三面控制的结构有的是在301上形成的，有的是直接从硅衬底上直接得到。它的好处是，由于采用三面控制栅通道，比传统的单面控制栅通道的服)3结构能更好地控制有源区中的载流子，提尚器件性能。 具有全包围栅极1-3101111(1)结构的半导体器件拥有有效地限制短沟道效应0118111161一打一。!:)的特殊性能，正是业界在遵循摩尔定律不断缩小器件尺寸的革新中所极其渴望的。全包围栅极结构中的薄硅膜构成的器件沟道被器件的栅极包围环绕，而且仅被栅极控制。除此之外，漏场的影响也被移除，所以器件的短沟道效应被有效限制。由于构成器件沟道的硅膜与底部衬底之间最终需要悬空，因此全包围栅极器件的制造工艺也较为复杂。 请参考图1至图4，现有技术中形成全包围栅极器件纳米线的方法，一般包括以下步骤: 如图1所示，首先执行步骤3101:提供半导体衬底，包括基底层1以及立于基底层上氧化层2和半导体层3 ； 如图1所示，然后执行步骤3102:在半导体层3上依次形成一层硬掩膜层4和图案化的光刻胶层5 ； 如图2所示，然后执行步骤3103:以图案化的光刻胶层为掩膜，以氧化层2为蚀刻停止层进行干法刻蚀，并去除图案化的光刻胶层以及刻蚀后残余的硬掩膜层，刻蚀剩余的半导体层3’和氧化层2’形成了多个沟道； 如图3所示，然后执行步骤3104:移除剩余的氧化层，使得剩余的半导体层3’悬空于基底层1上方； 如图4所示，然后执行步骤3105:热退火处理使剩余的半导体层3’转变为纳米线。 然而，上述现有全包围栅极器件纳米线形成工艺中，工艺较为复杂，必须借助多层掩模和光刻胶，而且最后的热退火工艺的热预算太高，会使应力过大，缺陷增多，容易导致器件失效，载流子也会受到应力过大的影响。 因此，如何提供一种工艺简单、可靠、低成本的全包围栅极结构的制造方法，并保证器件性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种，本方法与现有的集成电路平面工艺相兼容，且能很好地控制有源区尺寸，并可以减少工艺复杂性，降低成本，且所形成的全包围悬栅结构能有效地控制沟道，得到所需要的器件特性。 为实现上述目的，本专利技术提供一种全包围栅极结构的制造方法，其包括以下步骤: 步骤301，提供形成有301结构的硅片，并刻蚀形成顶层硅线条； 步骤302，在具有硅线条的硅片上沉积氧化层； 步骤303，利用光刻刻蚀所述氧化层，露出具有硅线条的有源区； 步骤304，利用湿法各向异性刻蚀所述有源区，使所述硅线条悬空； 步骤305，在所述悬空的硅线条表面生长栅介质； 步骤306，在所述有源区淀积多晶硅，并图形化以形成全包围栅极结构。 进一步地，步骤304包括利用湿法各向异性刻蚀所述有源区，刻蚀出硅线条的?110?晶面，以形成悬空娃线条。 进一步地，步骤304中湿法各向异性刻蚀采用含氧化剂的刻蚀溶液。 进一步地，所述刻蚀溶液含有重铬酸和氢氟酸。 进一步地，所述重络酸和氢氟酸的重量比为2:1?10:1。 进一步地，步骤304中得到的悬空娃线条宽度为5-5011111。 进一步地，步骤303中露出有源区的宽度为10-100011111。 进一步地，步骤302中沉积的氧化层厚度为5-100011111。 进一步地，步骤305中生长栅介质的方法为热氧化，生长厚度为1-1511%步骤306中淀积多晶硅的方法为低压化学气相沉积)。 本专利技术还提供一种利用上述制造方法制得的全包围栅极结构，其包括悬空的硅线条，所述硅线条表面依次覆盖有栅介质和多晶硅。 本专利技术提供的，利用湿法各向异性刻蚀有源区的硅线条，使硅线条悬空，可以减少工艺复杂性，降低成本，能很好地控制有源区尺寸，且本方法与现有的集成电路平面工艺相兼容，所形成的全包围栅极结构能有效地控制沟道，得到所需要的器件特性。 【专利附图】【附图说明】 为能更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点，以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细描述，其中: 图1至图4是现有技术中全包围栅极器件纳米线制造方法的各步骤示意图； 图5是本专利技术全包围栅极结构制造方法的流程示意图； 图6至图11是本专利技术全包围栅极结构制造方法的各步骤示意图； 图12是本专利技术制造方法中湿法各向异性刻蚀后的有源区立体示意图。 【具体实施方式】 请参阅图5，并同时参阅图6至图11，本实施例的全包围栅极结构包括以下步骤: 步骤301，提供形成有301结构的硅片，自下而上依次包括硅衬底11、二氧化硅层12以及硅层，并刻蚀形成顶层硅层的硅线条13，如图6所示； 步骤302，在具有硅线条13的硅片上沉积一层二氧化硅14，如图6所示； 步骤303，利用光刻刻蚀二氧化硅14，露出具有硅线条13的有源区，如图7所示； 步骤304，利用湿法各向异性刻蚀有源区，使硅线条13悬空，如图8所示； 步骤305，在悬空的硅线条13表面生长栅介质15，如图9所示； 步骤306，在有源区淀积多晶硅16，如图10所示，并图形化以形成全包围栅极结构，如图11所示。 本实施例的制造方法利用湿法各向异性刻蚀有源区的硅线条，使硅线条悬空，可以减少工艺复杂性，降低成本，能很好地控制有源区尺寸，且本方法与现有的集成电路平面工艺相兼容，所形成的全包围栅极结构能有效地控制沟道，得到所需要的器件特性。 本实施例中，步骤304较佳地包括利用湿法各向异性刻蚀有源区，刻蚀出硅线条的〈110〉晶面，以形成倾斜的矩形形状的悬空硅线条，如图12所示。其中，较佳地刻蚀介质是含有氧化剂的刻蚀溶液，更佳地为重铬酸和氢氟酸的混合溶液，其重量比为2:1?10:1,本实施例为5:1。其他实施例中，也可选用本领域常用的其他能刻蚀出硅线条〈110〉晶面，从而使硅线条悬空的氧化剂和腐蚀剂。 本实施例中，通过控制刻蚀浓度、时间等参数，步骤304可得到宽度为5-50=111的悬空硅线条。本实施例中，步骤303中露出有源区的宽度较佳地为10-100011111，如图12中间的方形凹槽。本实施例中，步骤302淀积的二氧化硅较佳地为5-1000=111厚度。本实施例中，步骤305较佳地采用热氧化工艺生长栅介质，生长厚度为1-1511111，栅介质可以是二氧化娃。本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全包围栅极结构的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S01，提供形成有SOI结构的硅片，并刻蚀形成顶层硅线条；步骤S02，在具有硅线条的硅片上沉积氧化层；步骤S03，利用光刻刻蚀所述氧化层，露出具有硅线条的有源区；步骤S04，利用湿法各向异性刻蚀所述有源区，使所述硅线条悬空；步骤S05，在所述悬空的硅线条表面生长栅介质；步骤S06，在所述有源区淀积多晶硅，并图形化以形成全包围栅极结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：储佳，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31