纳米线结构的制造_2

文档序号:9789148阅读:来源:国知局
包括第三材料,其具有高于第一材料层120的第一晶格常数的第三晶格常数,高于该第一晶格常数的该第三晶格常数在基层110上的一个第一材料层120中诱发应变。例如,基层110可为设于衬底105上方的硅-锗基层且第一材料层120可为硅层,以使设于基层110上的硅层120具有诱发于该硅层中的拉伸应变。例如,基层110可通过各种外延生长制程形成,如超高真空化学气相沉积(UHV-CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、减压化学气相沉积(RPCVD)、快速热化学气相沉积(rapid thermal CVD ;RTCVD)或者分子束外延(MBE)。在一个例子中,基层110可形成至想要的厚度,以确保第一材料层120及第二材料层130与衬底105充分隔开,从而使后续由第一材料层120及第二材料层130形成的纳米线堆叠可与衬底105类似地隔开。在示例实施例中,可控制基层I1的厚度,以使该厚度不超过亚稳定(metastable)厚度,当该厚度大于该亚稳定厚度时,极有可能形成材料的晶格结构中的缺陷。例如,依据基层110中的锗与硅的比例,由硅-锗构成的基层110可具有10纳米与100纳米之间的厚度。设置无缺陷基层110可确保外延生长于基层110上的第一材料层120也可形成而在该第一材料层120的应变晶格结构中无缺陷。
[0015]如图1A所示,在第一材料层120及第二材料层130上方还可设置图案化层150,例如掩膜层或阻层。图案化层150可用于图案化将要穿过第一材料层120及第二材料层130形成的沟槽,如图1B进一步所示。图1B显示例如通过蚀刻穿过图案化层150、第一材料层120及第二材料层130的部分,来移除第一材料层120及第二材料层130的部分以后图1A的结构100。移除第一材料层120及第二材料层130的部分导致形成包括第一材料纳米线125及第二材料纳米线135的多个纳米线堆叠115。在第一材料层120中诱发的应变沿至少两个方向取向的示例实施例中,移除第一材料层120及第二材料层130的部分来形成多个纳米线堆叠115可基本将第一材料纳米线125中的应变限制于沿该第一材料纳米线215的长度的一个方向。该移除可经配置以形成厚度为几纳米或更小(例如约10纳米或更小)的第一材料纳米线(以及第二材料纳米线),如图1B所示,它可保留沿第一材料纳米线125的长度的初始第一材料层120的应变,但可能不会完全保留穿过纳米线125的横截面的应变。基本限制第一材料层125中的应变可有利于提高第一材料纳米线125内的载流子的迀移率。
[0016]图1C显示包括衬底105、基层110以及两相对端由第一及第二支件140支持的纳米线堆叠115的图1B的结构100的部分的立体图。第一及第二支件140可设于纳米线堆叠115的相对端,以在后续制程中支持该纳米线堆叠,这里将作进一步说明。例如,在衬底105上方设置第一材料层120及第二材料层130之前可形成第一及第二支件140,以在后续制程期间使第一及第二支件140保持原位以支持纳米线堆叠115。在替代实施例中,在后续制程期间,纳米线堆叠115可由临时支持结构支持,从而可在移除此类临时支持结构以后的后期制程阶段设置第一及第二支件140。在示例实施例中,第一及第二支件140可通过基层110接触衬底105。在示例实施例中,第一及第二支件140可为电路结构的源漏区,例如如这里所述的pFET纳米线结构或nFET纳米线结构。
[0017]图1D显示在纳米线堆叠115上方设置掩膜材料151且使基层110的一个或多个部分暴露以后图1B及IC的结构100。例如,掩膜材料151可为间隙壁材料,如氮化硅。在一个示例实施例中,掩膜材料可沉积于该多个纳米线堆叠115及基层110的上方,随后从基层110上方凹入,从而使基层110的一个或多个部分暴露。在一个实施例中,掩膜材料151可包括初始设于第一材料层120及第二材料层130上方的掩膜材料150的至少部分(如图1A所不)。图1E显不自衬底上方移除基层110以后图1D的结构100。在不例实施例中,移除基层110可包括通过基层110的上表面的暴露部分将基层110暴露于蚀刻剂,在此期间,掩膜材料151防止蚀刻纳米线堆叠115。如上所述,纳米线堆叠115可由位于第一材料纳米线125及第二材料纳米线135的相对端的第一及第二支件140 (图1E中未显示)支持,以使纳米线堆叠115不会由于移除基层110而垮塌或破裂。图1F显示移除掩膜材料151且原位保留位于衬底105上方的多个纳米线堆叠115以后图1E的结构100。
[0018]图1G至II显示执行自至少一个纳米线堆叠115a移除第一材料纳米线125的制程的一个实施例以后的结构100。图1G显示在至少一个纳米线堆叠115a以及至少另一个纳米线堆叠115b上方设置掩膜材料152以后的结构100。由于衬底105可能暴露,掩膜材料152也可设于衬底105上方。在一个例子中,掩膜材料152可为硬掩膜材料,如氮化硅。掩膜材料152可通过任意制程设置,该任意制程确保掩膜材料152会在纳米线堆叠的顶部、侧面以及底部覆盖纳米线堆叠115,例如通过流动式化学气相沉积(flowable chemical-vapordeposit1n ;FCVD)制程设置。
[0019]图1H显示在至少另一个纳米线堆叠115b上方设置阻层材料160以后的结构100。例如,阻层材料160可经设置以使阻层材料160覆盖该至少另一个纳米线堆叠115b而不覆盖该至少一个纳米线堆叠115a。在另一个例子中,阻层材料160可设于该多个纳米线堆叠115上方并自该至少一个纳米线堆叠115a上方回蚀刻或凹入而不自该至少另一个纳米线堆叠115b上方移除。图1H也显示自该至少一个纳米线堆叠115a上方优先移除掩膜材料152从而暴露该纳米线堆叠115a中的第一材料纳米线125及第二材料纳米线135以后的结构100。阻层材料160防止自该至少另一个纳米线堆叠115b上方移除掩膜材料152。例如,掩膜材料152可为硬掩膜材料,如氮化硅,阻层材料160可为有机材料层,以及掩膜材料152可暴露于蚀刻剂,在一个例子中例如为热磷酸,其优先移除氮化硅而不移除有机材料例如阻层160。
[0020]图1I显示自该另一个纳米线堆叠115b上方移除阻层160以后以及自该至少一个纳米线堆叠115a移除第一材料纳米线125以后的结构100。在一个示例实施例中,自至少一个纳米线堆叠115a移除第一材料纳米线125可通过热氧化该第一材料纳米线125的第一材料并自该至少一个纳米线堆叠115a优先移除该氧化的第一材料来实现。例如,第一材料纳米线125可为娃纳米线,以使该至少一个纳米线堆叠的热氧化将第一材料纳米线125氧化为二氧化硅,二氧化硅可例如通过蚀刻剂如氢氟酸(HF)移除,而不影响用以保护至少另一个纳米线堆叠115b的掩膜材料152。
[0021]在一个示例实施例中,第二材料纳米线135可包括化合物,该化合物包括第一元素及第二元素,例如硅和锗(SiGe),该第一元素与第一材料纳米线12
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