本发明专利技术提供了一种内建应力硅纳米线的制作方法，采用后栅工艺（Gate-last），在进行栅极区域刻蚀时，SiNWFET区域侧面已有SiO2层保护，这时栅极区域的SiNW受到的反向应力方向是水平方向的，避免了硅纳米线反向内建应力不在水平方向的问题，从而避免了硅纳米线中间部位可能发生的错位，甚至断裂问题。由于源漏PAD上表面高于SiNW，可以实现源漏和栅极上表面在同一平面，从而不需要栅极侧墙工艺，简化了工艺流程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种制作半导体纳米线的方法，尤其涉及ー种制作内建应カ硅纳米线的方法、制作半导体器件的方法、以及所制备的半导体器件。
技术介绍
当前，在先进半导体器件制造中引入应变工程非常普遍，对于沟道方向为〈110〉的M0SFET，当沟道方向具有张应カ时，可以有效增大NM0SFET的电流驱动能力，而当沟道方向具有压应カ时，可以有效增大PM0SFET的电流驱动能力。同样道理，对于最先进的半导体纳米线场效应晶体管(Nanowire Field EffectTransistor, NWFET)，如果在其纳米线长度方向(即沟道方向)引入应变工程，也将大大增大NWFET的电流驱动能力。如Masumi Saitoh等人在IEDM2010会议论文“Understandingof Short-Channel Mobility in Tri-Gate Nanowire MOSFETs and Enhanced StressMemorization Technique for Performance Improvement” 中手艮道 Ji 在针对 <110> 晶向NW-FET中引入应カエ程后(采用应カ记忆技术，SMT),电流驱动能力增大了 58%。美国专利US 2011/0104860 Al公开了ー种内建应カ半导体纳米线制备方法，它基于具有埋氧层的半导体衬底(如SOI衬底)，在半导体纳米线制备完成后，沉积ー层应变薄膜层(压应变薄膜层或者张应变薄膜层)，如应变氮化硅层。如果需要最終的半导体纳米线中沿长度方向(即NWFET沟道方向)具有张应力，则先沉积ー层具有压应变的薄膜层，在后续将栅极区域的应变薄膜刻蚀以后，由于两边源漏区域的应变薄膜的收缩作用，使得栅极区域(即沟道区域)的半导体纳米线具有张应力。在栅极エ艺完成后，这种半导体纳米线长度方向(即NWFET沟道方向)的张应カ就被固定在半导体纳米线中，后续压应变薄膜层去除后也不会使这种张应カ消失。如果需要最終的半导体纳米线中沿长度方向(即NWFET沟道方向)具有压应力，则先沉积ー层具有张应变的薄膜层，在后续将栅极区域的应变薄膜刻蚀以后，由于两边源漏区域的应变薄膜的张力作用，使得栅极区域(即沟道区域)的半导体纳米线具有压应力。在栅极エ艺完成后，这种半导体纳米线长度方向(即NWFET沟道方向)的压应カ就被固定在半导体纳米线中，后续张应变薄膜层去除后也不会使这种压应カ消失。下面分析第一种状況，即最終的半导体纳米线中沿长度方向(即NWFET沟道方向)张应カ状况 如图16所示，该结构的半导体纳米线32C是与半导体衬垫(Pad)32A和32B相连，而半导体衬垫32A和32B又与绝缘基底22A和22B相连，在其エ艺制备过程有ー个步骤是，包裹在半导体纳米线上的压应变薄膜被刻蚀掉而只保留包裹在半导体衬垫32A和32B上的压应变薄膜，这时，受两边收缩应力作用，半导体纳米线32C所受到的力其实不是在水平方向的，而是如图中标出的水平向下一定角度的反向张应力。当半导体纳米线足够细时，这种不在水平方向的反向张应カ可能会造成半导体纳米线中间部位发生错位，甚至断裂。下面分析第二种状況，即最終的半导体纳米线中沿长度方向(即NWFET沟道方向)压应カ状况 如图17所示，该结构的半导体纳米线32C是与半导体衬垫(Pad)32A和32B相连，而半导体衬垫32A和32B又与绝缘基底22A和22B相连，在其エ艺制备过程有ー个步骤是，包裹在半导体纳米线上的张应变薄膜被刻蚀掉而只保留包裹在半导体衬垫32A和32B上的张应变薄膜，这时，受两边张应力作用，半导体纳米线32C所受到的力其实不是在水平方向的，而是如图中标出的水平向上一定角度的反向压应力。当半导体纳米线足够细时，这种不在水平方向的反向压应カ可能会造成半导体纳米线中间部位发生错位，甚至断裂。
技术实现思路
针对现有技术中，制作内建应カ纳米线エ艺存在的应カ造成错位、甚至断裂的问题，本专利技术提供了ー种制作内建应カ硅纳米线的方法、制作半导体器件的方法、以及所述方法制备的半导体器件。本专利技术的第一个目的是提供ー种制作内建应カ硅纳米线的方法，步骤包括 步骤I，提供SOI硅片作为衬底，所述SOI硅片最上层为顶层硅层，顶层硅层下方为埋氧层；在顶层硅层上表面外延一层锗层或锗硅层； 采用锗氧化浓缩方法，在外延的锗层或锗硅层表面进行氧化处理，使Ge浓缩至下方的顶层硅层，使顶层硅层变为锗硅层，而最上方形成ニ氧化硅层； 去除最上方的ニ氧化硅层，从而衬底顶层由顶层硅层变为顶层锗硅层； 步骤2，在顶层锗硅层上依次外延一层硅层和锗硅层，通过光刻确定Si纳米线场效应晶体管制备区域，然后通过刻蚀所确定的Si纳米线场效应晶体管制备区域周围锗硅层、硅层和顶层锗硅层，形成Si纳米线场效应晶体管制备区域；所述Si纳米线场效应晶体管制备区域包括两端的源漏区衬垫、和连接在源漏区衬垫之间的Si纳米线区域； 将Si纳米线区域上下方的锗硅去除，Si纳米线区域与下方埋氧层之间形成空洞；然后通过热氧化工艺并湿法去除Si纳米线区域表面的氧化层，制作得到硅纳米线； 步骤3，在源漏区衬垫、硅纳米线以及氧化层表面沉积应变薄膜；然后在应变薄膜上沉积Dummy隔离介质层(如ニ氧化娃),将所述空洞用Dummy隔离介质填充。然后即可按照常规方法制备栅扱。本方面的第二个目的是提供ー种制作半导体器件的方法，步骤包括 步骤I，提供SOI硅片作为衬底，所述SOI硅片最上层为顶层硅层，顶层硅层下方为埋氧层；在顶层硅层上表面外延一层锗层或锗硅层； 采用锗氧化浓缩方法，在外延的锗层或锗硅层表面进行氧化处理，使Ge浓缩至下方的顶层硅层，使顶层硅层变为锗硅层，而最上方形成ニ氧化硅层； 去除最上方的ニ氧化硅层，从而衬底顶层由顶层硅层变为顶层锗硅层； 步骤2，在顶层锗硅层上依次外延一层硅层和锗硅层，通过光刻确定Si纳米线场效应晶体管制备区域，然后通过刻蚀所确定的Si纳米线场效应晶体管制备区域周围锗硅层、硅层和顶层锗硅层，形成Si纳米线场效应晶体管制备区域；所述Si纳米线场效应晶体管制备区域包括两端的源漏区衬垫、和连接在源漏区衬垫之间的Si纳米线区域； 将Si纳米线区域上下方的锗硅去除，Si纳米线区域与下方埋氧层之间形成空洞；然后通过热氧化工艺并湿法去除Si纳米线区域表面的氧化层，制作得到硅纳米线；步骤3，在源漏区衬垫、硅纳米线以及氧化层表面沉积应变薄膜；然后在应变薄膜上沉积Dummy隔离介质层(如ニ氧化娃)，将所述空洞用Dummy隔离介质填充； 步骤4，在步骤3中沉积的Du_y隔离介质层上通过光刻确定栅极制备区域，将栅极制备区域的Du_y隔离介质层选择性刻蚀去除，露出栅极制备区域的Si纳米线，在露出的Si纳米线表面形成栅氧层，然后在栅极制备区域沉积栅极材料，形成栅极； 步骤5,去除剩余的步骤3中沉积的Drnnmy隔离介质层，以及剩余的应变薄膜； 步骤6，在步骤5得到的制品表面沉积隔离介质层，将栅极与两侧源漏区衬垫隔离；然后进行源漏区的注入エ艺，形成源区和漏区； 步骤7，在源区、漏区和栅极上表面进行金属半导体合金エ艺，然后在源区、漏区和栅极上方制备接触孔，将NWFET的源极、漏极和栅极引出。本专利技术的第三个方面是提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种制作内建应カ硅纳米线的方法，其特征在于，步骤包括 步骤I，提供SOI硅片作为衬底，所述SOI硅片最上层为顶层硅层，顶层硅层下方为埋氧层；在顶层硅层上表面外延一层锗层或锗硅层； 采用锗氧化浓缩方法，在外延的锗层或锗硅层表面进行氧化处理，使Ge浓缩至下方的顶层硅层，使顶层硅层变为锗硅层，而最上方形成ニ氧化硅层； 去除最上方的ニ氧化硅层，从而衬底顶层由顶层硅层变为顶层锗硅层； 步骤2，在顶层锗硅层上依次外延一层硅层和锗硅层，通过光刻确定Si纳米线场效应晶体管制备区域，然后通过刻蚀所确定的Si纳米线场效应晶体管制备区域周围锗硅层、硅层和顶层锗硅层，形成Si纳米线场效应晶体管制备区域；所述Si纳米线场效应晶体管制备区域包括两端的源漏区衬垫、和连接在源漏区衬垫之间的Si纳米线区域； 将Si纳米线区域上下方的锗硅去除，Si纳米线区域与下方埋氧层之间形成空洞；然后通过热氧化工艺并湿法去除Si纳米线区域表面的氧化层，制作得到硅纳米线； 步骤3，在源漏区衬垫、硅纳米线以及氧化层表面沉积应变薄膜；然后在应变薄膜上沉积Dummy隔离介质层,将所述空洞用Dummy隔离介质填充。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述SOI硅片中，埋氧层厚度为l(Tl000nm，顶层硅层厚度为l(T200nm。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤2中，将Si纳米线区域上下方的锗硅去除エ艺中，所述刻蚀为选择性刻蚀技木。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选择性刻蚀技术为采用60(T80(TC的H2和HCl混合气体，利用次常压化学气相刻蚀法进行选择性刻蚀，其中HCl的分压大于300Torro5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述应变薄膜为压应变薄膜。6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述应变薄膜为张应变薄膜。7.ー种制作半导体器件的方法，其特征在于，步骤包括 步骤I，提供SOI硅片作为衬底，所述SOI硅片最上层为顶层硅层，顶层硅层下方为埋氧层；在顶...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓橹，顾经纶，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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