本公开提供了用于利用期望材料形成半导体芯片的水平全环栅极(hGAA)结构场效应晶体管(FET)的纳米线结构的方法。在一个实例中，一种将纳米线结构形成在基板上的方法包括：将含氧的气体混合物供应到处理腔室中的基板上的多材料层，其中所述多材料层包括重复的第一层和第二层对，所述第一层和所述第二层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁；以及选择性地将氧化层形成在所述第二层中的所述第二组侧壁上。
【技术实现步骤摘要】
背景
本专利技术的实施方式大体涉及用于利用期望材料将垂直堆叠纳米线形成在半导体基板上的方法，并且更具体地涉及用于利用期望材料将垂直堆叠纳米线形成在半导体基板上以供用于场效应晶体管(FET)半导体制造应用的方法。
技术介绍
可靠生产亚半微米和更小的特征是下一代超大规模集成(VLSI)和特大规模集成(ULSI)的半导体器件的关键技术挑战之一。然而，随着电路技术极限推进，收缩尺寸的VLSI和ULSI技术对处理能力有另外需求。在基板上可靠形成栅极结构对VLSI和ULSI成功并且对于继续努力增加电路密度以及单个基板和管芯的质量来说是重要的。随着下一代器件的电路密度增加，互连件(诸如通孔、沟槽、触点、栅极结构和其他特征、以及在它们之间的电介质材料)的宽度减至25nm和20nm尺寸以及更小，而电介质层的厚度保持基本上恒定，由此特征的深宽比增加。此外，减小的沟道长度通常造成常规平面MOSFET架构的显著短沟道效应。为了能够制造下一代器件和结构，三维(3D)器件结构通常被用于改进晶体管的性能。具体来说，鳍式场效应晶体管(FinFET)通常被用于增强器件性能。FinFET器件通常包括具有高深宽比的半导体鳍，其中用于晶体管的沟道和源极/漏极区域形成在半导体鳍上。随后，栅极电极利用沟道和源极/漏极区域的增加的表面积的优点在鳍式器件的一部分的侧部上方并沿所述侧部形成，以便产生更快、更可靠且更好控制的半导体晶体管器件。FinFET的另外优点包括减小短沟道效应，并且提供更高电流。具有hGAA配置的器件结构通常通过环绕栅极提供优越静电控制，以便抑制短沟道效应以及相关联的泄漏电流。在一些应用中，水平全环栅极(hGAA)结构被用于下一代半导体器件应用。hGAA器件结构包括悬浮在堆叠配置中并通过源极/漏极区域连接的若干晶格匹配沟道(例如，纳米线)。在hGAA结构中，通常利用不同材料来形成沟道结构(例如，纳米线)，这会不受期望地增加在将所有这些材料集成在纳米线结构中而不降低器件性能方面的制造难度。例如，与hGAA结构关联的挑战之一包括在金属栅极与源极/漏极之间存在较大寄生电容。不适当地管理这种寄生电容可能导致器件性能降低很多。因此，需要用于利用良好的轮廓和尺寸控制在基板上形成hGAA器件结构的沟道结构的改进方法。
技术实现思路
本公开提供了用于利用期望材料形成半导体芯片的水平全环栅极(hGAA)结构的纳米线结构的方法。在一个实例中，一种将纳米线结构形成在基板上的方法包括：将含氧的气体混合物供应到处理腔室中的基板上的多材料层，其中所述多材料层包括重复的第一层和第二层对，所述第一层和所述第二层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁；以及选择性地将氧化层形成在所述第二层中的所述第二组侧壁上。在另一实例中，一种将纳米线结构形成在基板上的方法包括：主要将氧化层形成在基板上设置的多材料层的一部分上，其中所述多材料层包括重复的第一层和第二层对，所述第一层和所述第二层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁，其中选择性地将所述氧化层形成在所述第二层中的所述第二组侧壁上。在又一实例中，一种将纳米线结构形成在基板上的方法包括：主要将氧化层形成在基板上设置的多材料层的一部分上，其中所述多材料层包括重复的硅层和SiGe层对，所述硅层和所述SiGe层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁，其中所述氧化层被选择性地形成在其上的所述部分位于所述SiGe层中的所述第二组侧壁上。附图说明为了能够详细理解本专利技术的上述特征的方式，可通过参照实施方式对上文所简要概述的本专利技术进行更具体的描述，一些实施方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅仅示出本专利技术的典型实施方式，并且因此不应视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他等效实施方式。图1描绘了可被用于在基板上执行沉积工艺的等离子体处理腔室；图2描绘了可包括将被并入其中的图1的等离子体处理腔室的处理系统；图3描绘了用于制造形成在基板上的纳米线结构的方法的流程图；图4A-4C描绘了用于在图3的制造工艺期间用期望材料形成纳米线结构的序列的一个实例的截面图；以及图5A-5B描绘了水平全环栅极(hGAA)结构的实例的示意图。为了促进理解，已在可能的地方使用相同附图标记来指定各图所共有的相同元件。应构想到，一个实施方式的要素和特征可有利地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。然而，应当注意，附图仅仅示出本专利技术的示例性实施方式，并且因此不应视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他等效实施方式。具体实施方式提供用于制造水平全环栅极(hGAA)半导体器件结构的具有受控寄生电容的纳米线结构的方法。在一个实例中，包括以交替堆叠构型布置的不同材料(例如，第一材料和第二材料)的超晶格结构(superlatticestructure)可形成在基板上，以稍后被用作水平全环栅极(hGAA)半导体器件结构的纳米线(例如，沟道结构)。可执行选择性氧化工艺以选择性地将氧化层形成在超晶格结构中的第一材料的侧壁上，而第二材料上发生最小程度氧化。在超晶格结构中的第一材料与第二材料的侧壁上的氧化选择性大于5:1。这样，维持并控制在纳米线与源极/漏极区域之间形成有寄生器件的界面以便有效降低寄生电容。图1是如以下进一步描述的适于执行选择性氧化工艺的说明性处理系统132的截面图。处理系统132可为以及SE或GT沉积系统，所有这些系统均能够从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司(AppliedMaterialsInc.,SantaClara,California)购得。构想的是，其他处理系统(包括可从其他制造商获得的那些)可适于实践本专利技术。处理系统132包括处理腔室100，所述处理腔室被耦接至气体面板130和控制器110。处理腔室100一般包括顶部124、侧部101和底壁122，它们限定内部容积126。支持基座150提供在腔室100的内部容积126中。基座150可由铝、陶瓷以及其他合适材料制成。在一个实施方式中，基座150是由陶瓷材料(诸如氮化铝)制成，这种材料是适合用于高温环境(诸如等离子体工艺环境)中的材料，而不造成对基座150的热损坏。基座150可以使用升降机构(未示出)在腔室100内在垂直方向上移动。基座150可以包括嵌入式加热器元件170，该嵌入式加热器元件170适于控制支持在基座150上的基板190的温度。在一个实施方式中，基座150可通过将电流从电源106施加至加热器元件170来电阻加热。在一个实施方式中，加热器元件170可由被封装在镍铁铬合金(例如，)鞘管中的镍铬线制成。从电源106供应的电流通过控制器110调节，以便控制加热器元件170所产生的热量，藉此在任何合适温度范围下进行膜沉积的过程中，维持基板190和基座150处于基本上恒定的温度。在另一实施方式中，基座可根据需要被维持处于室温。在又一实施方式中，基座150还可根据需要包括冷却器(未示出)，以便根据需要将基座150冷却在低于室温的范围中。可调整所供应的电流以选择性地将基座150的温度控制在约100摄氏度至约1100摄氏度之间，例如，在200摄氏度至约1000摄氏度之间，诸如在约300摄氏度至约800摄氏度之间。温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将纳米线结构形成在基板上的方法，所述方法包括：将含氧的气体混合物供应到处理腔室中的基板上的多材料层，其中所述多材料层包括重复的第一层和第二层对，所述第一层和所述第二层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁；以及选择性地将氧化层形成在所述第二层中的所述第二组侧壁上。
【技术特征摘要】
2015.09.03 US 62/214,110;2015.09.03 US 62/213,969;1.一种将纳米线结构形成在基板上的方法，所述方法包括：将含氧的气体混合物供应到处理腔室中的基板上的多材料层，其中所述多材料层包括重复的第一层和第二层对，所述第一层和所述第二层具有分别通过所述多材料层中限定的开口而暴露的第一组侧壁和第二组侧壁；以及选择性地将氧化层形成在所述第二层中的所述第二组侧壁上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，供应所述含氧的气体混合物进一步包括：在将所述含氧气体供应到所述基板之前，将内衬层形成在所述第一层和所述第二层的所述第一组侧壁和所述第二组侧壁上。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内衬层是氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅或氮碳氧化硅或具有掺杂物的硅材料。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内衬层由ALD工艺制造。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内衬层具有约0.5nm与约5nm之间的厚度。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内衬层具有基本上平行于所述氧化层的基本上平面的表面。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含氧的气体混合物包括选自由O2、O3、H2O、NO2、N2O、蒸汽或水汽组成的组中的至少一种含氧气体。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多材料层中的所述第一层是本征硅层，并且所述多材料层中的所述第二层是SiGe层，同时所述基板是硅基板。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使用所述多材料层中限定的所述开口形成水平全环栅极(hGAA)结构。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，供应所述含氧的气体混合物进一步包括：执行去耦等离子体工艺，...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·孙，N·吉田，B·伍德，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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