具有用于源极和漏极的支撑结构的纳米线mosfet的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开所描述的技术总体涉及基于纳米线的器件，更具体地，涉及基于纳米线的场效应晶体管(FET)及其制造方法。
【背景技术】
[0002]围栅(GAA)纳米线沟道场效应晶体管(FET)可以使得部件缩小比例超过目前的平面互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。纳米线沟道FET还可因为其可优于传统FET器件的静电场而具有价值。纳米线沟道FET的制造可包括生成纳米线束并将它们放置在需要的地方(例如，自底向上的方法)或者可包括各种光刻图案化步骤。
【发明内容】
[0003]本公开涉及一种晶体管器件以及用于形成纳米线场效应晶体管(FET)器件的方法。在用于形成纳米线FET器件的方法中，形成包括源极区和漏极区的器件层，其中源极区和漏极区由悬空的纳米线沟道连接。蚀刻停止层形成在源极区和漏极区的下面。蚀刻停止层包括介于半导体衬底与源极和漏极区之间的支撑结构。悬空的纳米线沟道通过蚀刻该悬空纳米线沟道下方的牺牲材料而形成。蚀刻对于牺牲材料具有选择性以防止去除位于源极区和漏极区下面的蚀刻停止层。
[0004]根据本发明的一方面提供了一种用于形成纳米线场效应晶体管(FET)器件的方法，所述方法包括:形成包括源极区和漏极区的器件层，所述源极区和所述漏极区通过悬空的纳米线沟道连接；在所述源极区和所述漏极区下面形成蚀刻停止层，所述蚀刻停止层包括介于半导体衬底与所述源极区和漏极区之间的支撑结构；以及形成悬空的纳米线沟道，所述悬空的纳米线沟道通过蚀刻所述悬空的纳米线沟道下面的牺牲层材料形成，所述蚀刻对于所述牺牲材料具有选择性以防止去除所述源极区和所述漏极区下面的所述蚀刻停止层。
[0005]在该方法中，还包括:形成所述蚀刻停止层，其中，所述蚀刻停止层包括掺碳的硅层；以及蚀刻所述牺牲材料，其中，所述牺牲材料包括SiGe。
[0006]在该方法中，还包括利用外延工艺来形成所述掺碳的硅层。
[0007]在该方法中，还包括:在所述半导体衬底中形成具有第一导电类型的阱；以及形成所述掺碳的硅层，其中，所述掺碳的硅层的电阻率特征使得所述掺碳的硅层将所述源极区、所述漏极区或所述悬空的纳米线沟道与所述阱电隔离。
[0008]在该方法中，还包括:在所述半导体衬底中形成具有第一导电类型的阱；通过注入工艺在所述阱中形成具有所述第一导电类型的反穿通层；以及形成所述掺碳的硅层，其中，所述掺碳的硅层i)邻近于所述源极区或所述漏极区，并且ii)邻近于所述反穿通层。
[0009]在该方法中，所述第一导电类型是P型。
[0010]在该方法中，所述第一导电类型是η型。
[0011]在该方法中，还包括:形成所述源极区，其中，所述源极区包括SiP ;形成所述漏极区，其中，所述漏极区包括SiP ;以及形成所述掺碳的硅层，其中，所述掺碳的硅层邻近于所述源极区或者所述漏极区，并且所述掺碳的硅层减小了 SiP向FET器件的部分的扩散。
[0012]在该方法中，还包括:对所述器件层和所述蚀刻停止层进行高温处理，其中，所述掺碳的硅层减小了所述SiP在所述高温处理期间的扩散。
[0013]在该方法中，还包括:形成所述蚀刻停止层，其中，所述蚀刻停止层包括:未掺杂的硅层，和所述掺碳的硅层，i)邻近于所述源极区或所述漏极区，并且ii)垂直堆叠在所述未掺杂的娃层的上方。
[0014]在该方法中，还包括:形成所述未掺杂的娃层，其中，所述未掺杂的娃层邻近于所述半导体衬底。
[0015]在该方法中，还包括:形成所述源极区，其中，所述源极区包括SiP;形成所述漏极区，其中，所述漏极区包括SiP;以及形成所述掺碳的硅层，其中，所述掺碳的硅层减小了SiP向所述未掺杂的娃层和所述半导体衬底的扩散。
[0016]在该方法中，还包括:形成所述蚀刻停止层，其中，所述未掺杂的硅层的厚度大于所述掺碳的硅层的厚度。
[0017]在该方法中，还包括:在所述半导体衬底中形成具有第一导电类型的阱；通过注入工艺在所述阱中形成具有所述第一导电类型的反穿通层；以及形成所述未掺杂的硅层，其中，所述未掺杂的硅层邻近于所述反穿通层。
[0018]在该方法中，还包括:形成所述蚀刻停止层，其中，所述蚀刻停止层包括:掺硼的硅层，和所述掺碳的硅层，i)邻近于所述源极区或所述漏极区，并且ii)垂直堆叠在所述掺硼的硅层的上方。
[0019]在该方法中，还包括:形成所述掺硼的硅层，其中，所述掺硼的硅层邻近于所述半导体衬底。
[0020]在该方法中，还包括:利用第一外延工艺来形成所述掺硼的硅层；以及利用第二外延工艺来形成所述掺碳的娃层。
[0021]在该方法中，还包括:形成所述源极区，其中，所述源极区包括SiP;形成所述漏极区，其中，所述漏极区包括SiP;以及形成所述掺碳的硅层，其中，所述掺碳的硅层减小了SiP向所述掺硼的硅层的扩散。
[0022]在该方法中，还包括:形成所述蚀刻停止层，其中，所述掺硼的硅层的厚度小于所述掺碳的硅层的厚度。
[0023]在该方法中，还包括:在所述半导体衬底中形成具有第一导电类型的阱；以及通过外延工艺形成所述掺硼的硅层，其中，所述掺硼的硅层是反穿通层，并且所述FET器件不包括通过注入工艺形成的反穿通层。
[0024]在另一个实例中，在形成纳米线FET器件的方法中，形成包括源极区和漏极区的器件层，其中源极区和漏极区由悬空的纳米线沟道连接。蚀刻停止层形成在源极区和漏极区的下面。该蚀刻停止层包括掺碳的硅层、未掺杂的硅层以及掺硼的硅层。悬空的纳米线沟道通过蚀刻该悬空的纳米线沟道下方的牺牲材料而形成。蚀刻对于牺牲材料具有选择性以防止去除位于源极区和漏极区下面的蚀刻停止层。
[0025]根据本发明的另一方面提供了一种形成纳米线场效应晶体管(FET)器件的方法，所述方法包括:形成包括源极区和漏极区的器件层，所述源极区和所述漏极区通过悬空的纳米线沟道连接；在所述源极区和所述漏极区下面形成蚀刻停止层，其中，所述蚀刻停止层包括:掺碳的硅层，未掺杂的硅层，和掺硼的硅层；以及通过蚀刻位于所述悬空的纳米线沟道下面的牺牲材料形成所述悬空的纳米线沟道，所述蚀刻对于所述牺牲材料具有选择性以防止将所述源极区和所述漏极区下面的所述蚀刻停止层去除。
[0026]在该方法中，其中，所述掺碳的硅层邻近于所述源极区或所述漏极区，所述掺硼的娃层邻近于半导体衬底，以及所述未掺杂的娃层垂直堆叠在所述掺硼的娃层的上方。
[0027]在另一个实例中，晶体管器件包括半导体衬底及包括源极区和漏极区的器件层。源极区和漏极区由悬空的纳米线沟道连接。该晶体管器件还包括位于源极区和漏极区下面的蚀刻停止层。该蚀刻停止层包括介于半导体衬底与源极和漏极区之间的支撑结构。悬空的纳米线沟道通过蚀刻该悬空的纳米线沟道下方的牺牲材料而形成，其中蚀刻对于牺牲材料具有选择性以防止去除位于源极区和漏极区下面的蚀刻停止层。
[0028]根据本发明的再一方面提供了一种晶体管器件，包括:半导体衬底；器件层，包括源极区和漏极区，所述源极区和所述漏极区由悬空的纳米线沟道连接；以及位于所述源极区和所述漏极区下面