应变半导体纳米线制造技术

本发明专利技术提供应变半导体纳米线。在绝缘体层之上形成半导体衬垫部的对所横向邻接的至少一条半导体纳米线。部分所述绝缘体层从所述至少一条半导体纳米线下方被蚀刻，以使所述至少一条半导体纳米线悬置。在所述至少一条半导体纳米线之上沉积临时填充材料，并且该临时填充材料被平面化以使所述半导体衬垫部的对的顶面物理暴露。在所述半导体衬垫部的对内形成沟槽，并且用应力产生材料填充所述沟槽。随后去除所述临时填充材料。所述至少一条半导体纳米线以拉伸应变或压缩应变沿纵长方向发生应变。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及半导体结构，具体地涉及应变半导体纳米线及其制造方法。
技术介绍
场效应晶体管的沟道部分中的应变已知会改变载流子的迀移率。例如，沟道中的压缩应变增大P型场效应晶体管中空穴的迀移率，而沟道中的拉伸应变增大η型场效应晶体管中电子的迀移率。然而，由于半导体纳米线的小横向尺寸，向半导体纳米线中引入应变已很困难。
技术实现思路
在绝缘体层之上形成半导体衬垫(pad)部的对所横向邻接的至少一条半导体纳米线。部分所述绝缘体层从所述至少一条半导体纳米线下方被蚀刻，以使所述至少一条半导体纳米线悬置。在所述至少一条半导体纳米线之上沉积临时填充材料，并且该临时填充材料被平面化以使所述半导体衬垫部的对的顶面物理暴露。在所述半导体衬垫部的对内形成沟槽，并且用应力产生材料填充所述沟槽。随后去除所述临时填充材料。所述至少一条半导体纳米线以拉伸应变或压缩应变沿纵长(lengthwise)方向发生应变。根据本公开的一方面，提供了一种半导体结构。所述半导体结构包括绝缘体层，该绝缘体层包含两个基座(pedestal)部，所述两个基座部在该两个基座部之间的顶面上方突出。此外，所述半导体结构包括连续(contiguous)半导体材料部，其包含覆盖在所述两个基座部中的一个上的第一半导体衬垫部、覆盖在所述两个基座部中的另一个上的第二半导体衬垫部、以及半导体纳米线，所述半导体纳米线与所述第一和第二半导体衬垫部的侧壁毗连并且悬置在所述顶面之上。另外，所述半导体结构包括至少一个应力产生材料部，所述应力产生材料部被嵌入在所述第一半导体衬垫部和所述第二半导体衬垫部中的一者内的沟槽中。所述半导体纳米线通过由所述至少一个应力产生材料部所产生的应力而沿着纵长方向发生应变。根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法。在绝缘体层上形成半导体材料部。所述半导体材料部包括第一半导体衬垫部、与所述第一半导体衬垫部横向间隔开的第二半导体衬垫部、以及与所述第一和第二半导体衬垫部的侧壁毗连且悬置在所述绝缘体层之上的半导体纳米线。所述绝缘体层包括伏于所述第一和第二半导体衬垫部下方的两个基座部。在所述第一和第二半导体衬垫部中的至少一者内形成至少一个沟槽。通过用应力产生材料填充所述至少一个沟槽，使所述半导体纳米线沿着纵长方向发生应变。【附图说明】图1A是根据本公开的第一实施例的包括绝缘体上半导体(SOI)衬底的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图1B是沿着图1A的垂直面B-B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图1C是沿着图1A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图2A是根据本公开的第一实施例的包括含鳍(fin-containing)半导体部的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图2B是沿着图2A的垂直面B-B’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图2C是沿着图2A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图3A是根据本公开的第一实施例的在使绝缘体层的物理暴露表面凹陷之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图3B是沿着图3A的垂直面B-B’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图3C是沿着图3A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图4A是根据本公开的第一实施例的在将半导体鳍转变成半导体纳米线的退火之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图4B是沿着图4A的垂直面B-B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图4C是沿着图4A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图5A是根据本公开的第一实施例的在沉积平面化材料层之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图5B是沿着图5A的垂直面B-B’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图5C是沿着图5A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图6A是根据本公开的第一实施例的在半导体衬垫部内形成沟槽之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图6B是沿着图6A的垂直面B-B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图6C是沿着图6A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图7A是根据本公开的第一实施例的在用应力产生材料填充沟槽之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图7B是沿着图7A的垂直面B_B’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图7C是沿着图7A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图8A是根据本公开的第一实施例的在去除平面化材料层且形成栅极结构之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图8B是沿着图8A的垂直面B-B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图SC是沿着图8A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图8D是沿着图8A的垂直面D-D’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图9A是根据本公开的第一实施例的在形成电介质间隔物(spacer)之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图9B是沿着图9A的垂直面B-B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图9C是沿着图9A的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图9D是沿着图9A的垂直面D-D’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图1OA是根据本公开的第一实施例的在形成源极区和漏极区之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图1OB是沿着图1OA的垂直面B_B’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图1OC是沿着图1OA的垂直面C-C’的第一不例性半导体结构的垂直横截面图。图1OD是沿着图1OA的垂直面D_D’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图1IA是根据本公开的第一实施例的在形成接触层级(level)电介质层和各种接触过孔(via)结构之后的第一示例性半导体结构的自顶向下视图。图1lB是沿着图1lA的垂直面B-B’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图1lC是沿着图1lA的垂直面C-C’的第一示例性半导体结构的垂直横截面图。图12A是根据本公开的第二实施例的在形成一次性(disposable)栅极结构之后的第二示例性半导体结构的自顶向下视图。图12B是沿着图12A的垂直面B_B’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图12C是沿着图12A的垂直面C_C’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图12D是沿着图12A的垂直面D_D’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图13A是根据本公开的第二实施例的在形成平面化电介质层和用替代栅极结构替代一次性栅极结构之后的第二示例性半导体结构的自顶向下视图。图13B是沿着图13A的垂直面B_B’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图13C是沿着图13A的垂直面C_C’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图14A是根据本公开的第二实施例的在形成接触层级电介质层和各种接触过孔结构之后的第二示例性半导体结构的自顶向下视图。图14B是沿着图14A的垂直面B_B’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图14C是沿着图14A的垂直面C_C’的第二示例性半导体结构的垂直横截面图。图15A是根据本公开的第三实施例的在形成接触层级电介质层和各种接触过孔结构之后的第三示例性半导体结构的自顶向下视图。图15B是沿着图15A的垂直面B_B’的第三示例性半导体结构的垂直横截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：绝缘体层，其包括两个基座部，所述两个基座部在该两个基座部之间的顶面上方突出；连续半导体材料部，其包括覆盖在所述两个基座部中的一个上的第一半导体衬垫部、覆盖在所述两个基座部中的另一个上的第二半导体衬垫部、以及半导体纳米线，所述半导体纳米线与所述第一和第二半导体衬垫部的侧壁毗连并且悬置在所述顶面之上；至少一个应力产生材料部，其被嵌入在所述第一半导体衬垫部和所述第二半导体衬垫部中的一者内的沟槽中，其中所述半导体纳米线通过由所述至少一个应力产生材料部所产生的应力而沿着纵长方向发生应变。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张慎明，I·劳尔，林崇勋，J·W·斯雷特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US