CN106229256A - 一种硅锗纳米线的制作方法 - Google Patents
一种硅锗纳米线的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106229256A CN106229256A CN201610613954.9A CN201610613954A CN106229256A CN 106229256 A CN106229256 A CN 106229256A CN 201610613954 A CN201610613954 A CN 201610613954A CN 106229256 A CN106229256 A CN 106229256A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- germanium
- layer
- substrate
- silicon
- sige
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical class [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 9
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 3
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 claims description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- UYJXRRSPUVSSMN-UHFFFAOYSA-P ammonium sulfide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[S-2] UYJXRRSPUVSSMN-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 239000002090 nanochannel Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H01L21/2053—
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
本发明公布了一种硅锗纳米线的方法。其步骤如下：(1)准备一锗基半导体衬底作为基片；(2)在该锗基片上生长40纳米的P型掺杂的硅锗半导体沟道层A；(3)在该锗基片上生长40纳米厚的P型掺杂的锗材料牺牲层B；(4)在该锗基片上生长的40纳米的P型掺杂的硅锗半导体沟道层C；(5)在该锗基片上生长40纳米厚的P型掺杂的锗材料牺牲层D；(6)在该基片上生长40纳米氮化硅介质层；(7)在该基片上采用电子束光刻与剥离的方法沉积40纳米宽的金属铂；(8)利用金属铂为掩膜，采用ICP刻蚀的方法，刻蚀氮化硅掩膜层、锗牺牲层B、硅锗沟道层B、锗牺牲层A、硅锗沟道层A和锗衬底；(9)去除金属铂；(10)采用选择性腐蚀的方法腐蚀锗牺牲层；(11)去除氮化硅掩膜层，形成双层硅锗纳米线。
Description
技术领域
本发明属于微电子制造领域，具体涉及一种应用于10纳米技术节点以后的锗基硅锗纳米线的制作方法。
背景技术
硅基CMOS器件在沟道尺寸进一步缩小时面临着物理和技术挑战，硅材料的迁移率不足以满足更快、更低功耗的器件性能的要求。硅锗材料以其迁移率特性优于硅，集成工艺与硅CMOS技术兼容。近年来，纳米线沟道MOS器件以其高性能的栅控特性和器件密度特性，成为10纳米技术节点以后，硅基CMOS技术在器件结构上可选的技术方案之一。硅锗材料的纳米线MOS器件，可以通过硅锗材料的高迁移率特性和与硅基CMOS技术的高度兼容性在器件特性和集成度上实现硅基CMOS技术的技术进步，但是硅锗纳米线器件仍然需要进一步优化器件结构，满足在10纳米技术节点以后的CMOS技术的要求。
发明内容
为了解决硅锗纳米线制作的难题，本发明提供一种硅锗纳米线的制作方法，主要采用锗材料作为牺牲层，采用电子束光刻的方法得到纳米线结构图形，采用干法刻蚀的方法得到立体图形，最后采用湿法腐蚀的方法选择性腐蚀掉锗牺牲层，从而形成硅锗纳米线结构。本发明提出的硅锗纳米线的制作方法满足10纳米技术节点以后CMOS器件对纳米线结构的要求和工艺要求。
本发明提出的硅锗纳米线的制作方法，步骤依次为：
(1)准备一锗基半导体衬底作为样品基片
(2)在该基片上采用超高真空化学汽相沉积(UHCVD)的方法生长40纳米厚的P型掺杂的Si0.2Ge0.8半导体沟道层A；
(3)在Si0.2Ge0.8沟道层A上生长40纳米厚的P型掺杂的锗牺牲层B；
(4)在锗牺牲层B上生长40纳米厚的P型掺杂的Si0.2Ge0.8沟道层C；
(5)在Si0.2Ge0.8沟道层C上生长40纳米厚度的P型掺杂锗牺牲层D
(6)在该基片上采用PECVD的方法生长40纳米氮化硅介质层；
(7)在该基片上采用电子束光刻制作中间是40纳米宽、1微米长纳米带，两端是10微米见方正方形的电子束胶图形(如图1所示)，光刻胶为ZEP520电子束光刻胶；
(8)利用电子束光刻胶为掩膜，采用ICP刻蚀的方法，刻蚀氮化硅掩膜层、锗牺牲层D、硅锗沟道层C、锗牺牲层B、硅锗沟道层A和锗衬底；
(9)采用ZDMAC专用的ZEP胶去胶液去除ZEP电子束光刻胶；
(10)采用KOH的稀释容液腐蚀锗牺牲层B和锗牺牲层D，在这一过程中会腐蚀细化Si0.2Ge0.8纳米沟道；
(11)最后采用HF:HCl的混合容易去除氮化硅掩膜层，形成双层硅锗纳米线。
在本方案中，在外延生长前，要对锗基片进行表面清洗，包括有机清洗、稀盐酸清洗、稀氨水清洗等步骤，而且在清洗前，进行了硫化铵钝化。在本方案中，硅锗纳米线沟道的形成和细化过程都是在采用KOH稀释溶液的选择性腐蚀过程中完成的。
有益效果
本发明提出的这一硅锗纳米线制作方法，采用锗材料作为牺牲层，采用电子束光刻的方法得到纳米线结构图形，采用干法刻蚀的方法得到立体图形，最后采用湿法腐蚀的方法选择性腐蚀掉锗牺牲层，从而形成硅锗纳米线结构。本发明可以明显改善锗基NMOS器件在10纳米技术节点以后对硅锗纳米线制作方法的工艺要求。
附图说明：
图1为实施例中电子光刻的平面图形
结合附图，通过具体实施例对本发明进行详尽阐述：
本实施例提出的硅锗纳米线的制作方法，步骤依次为：
(1)准备一锗基半导体衬底作为样品基片
(2)在该基片上采用超高真空化学汽相沉积(UHCVD)的方法生长40纳米厚的P型掺杂的Si0.2Ge0.8半导体沟道层A；
(3)在Si0.2Ge0.8沟道层A上生长40纳米厚的P型掺杂的锗牺牲层B；
(4)在锗牺牲层B上生长40纳米厚的P型掺杂的Si0.2Ge0.8沟道层C；
(5)在Si0.2Ge0.8沟道层C上生长40纳米厚度的P型掺杂锗牺牲层D
(6)在该基片上采用PECVD的方法生长40纳米氮化硅介质层；
(7)在该基片上采用电子束光刻制作中间是40纳米宽、1微米长纳米带，两端是10微米见方正方形的电子束胶图形，光刻胶为ZEP520电子束光刻胶；
(8)利用电子束光刻胶为掩膜，采用ICP刻蚀的方法，刻蚀氮化硅掩膜层、锗牺牲层D、硅锗沟道层C、锗牺牲层B、硅锗沟道层A和锗衬底；
(9)采用ZDMAC专用的ZEP胶去胶液去除ZEP电子束光刻胶；
(10)采用KOH的稀释容液腐蚀锗牺牲层B和锗牺牲层D，在这一过程中会腐蚀细化Si0.2Ge0.8纳米沟道；
(11)最后采用HF:HCl的混合容易去除氮化硅掩膜层，形成双层硅锗纳米线。
在本实施例中，在外延生长前，要对锗基片进行表面清洗，包括有机清洗、稀盐酸清洗、稀氨水清洗等步骤，而且在清洗前，进行了硫化铵钝化。
在本实施例中，硅锗纳米线沟道的形成和细化过程都是在采用KOH稀释溶液的选择性腐蚀过程中完成的。
Claims (2)
1.一种硅锗纳米线的制作方法，其步骤如下：
(1)准备一锗基半导体衬底作为基片
(2)在该基片上生长40纳米厚的P型掺杂的硅锗半导体沟道层A；
(3)在硅锗沟道层A上生长40纳米厚的P型掺杂的锗牺牲层B；
(4)在锗牺牲层B上生长40纳米厚的P型掺杂的硅锗沟道层C；
(5)在硅锗沟道层C上生长40纳米厚度的P型掺杂锗牺牲层D
(6)在该基片上生长40纳米氮化硅介质层；
(7)在该基片上采用电子束光刻制作中间是40纳米宽、1微米长纳米带，两端是10微米见方正方形的电子束胶图形；
(8)利用电子束光刻胶为掩膜，采用ICP刻蚀的方法，刻蚀氮化硅掩膜层、锗牺牲层D、硅锗沟道层C、锗牺牲层B、硅锗沟道层A和锗衬底；
(9)去除电子束光刻胶；
(10)采用选择性腐蚀的方法腐蚀锗牺牲层B和锗牺牲层D；
(11)去除氮化硅掩膜层，形成双层硅锗纳米线。
2.根据权利要求1所述的一种硅锗纳米线的制作方法，其特征在于硅锗材料为Si0.2Ge0.8，该半导体沟道层外延在锗材料上，可以通过稀释的碱性溶液对锗材料进行选择性腐蚀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610613954.9A CN106229256A (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种硅锗纳米线的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610613954.9A CN106229256A (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种硅锗纳米线的制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106229256A true CN106229256A (zh) | 2016-12-14 |
Family
ID=57535332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610613954.9A Pending CN106229256A (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种硅锗纳米线的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106229256A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022088372A1 (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 中国科学技术大学 | 一种微纳米结构定点缺陷掺杂的方法及nv色心传感器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101859707A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-10-13 | 国际商业机器公司 | 具有迁移率优化取向的半导体纳米线及其形成方法 |
| CN103050538A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-17 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种纳米线晶体管及其制备方法 |
| CN103377942A (zh) * | 2012-04-28 | 2013-10-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构的形成方法、晶体管的形成方法 |
| CN103426764A (zh) * | 2012-05-24 | 2013-12-04 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 晶体管的形成方法 |
| CN103700578A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-02 | 中国科学院微电子研究所 | 一种锗硅纳米线叠层结构的制作方法 |
| US20150053928A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Silicon and silicon germanium nanowire formation |
-
2016
- 2016-07-29 CN CN201610613954.9A patent/CN106229256A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101859707A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-10-13 | 国际商业机器公司 | 具有迁移率优化取向的半导体纳米线及其形成方法 |
| CN103377942A (zh) * | 2012-04-28 | 2013-10-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构的形成方法、晶体管的形成方法 |
| CN103426764A (zh) * | 2012-05-24 | 2013-12-04 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 晶体管的形成方法 |
| CN103050538A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-17 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种纳米线晶体管及其制备方法 |
| US20150053928A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Silicon and silicon germanium nanowire formation |
| CN103700578A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-02 | 中国科学院微电子研究所 | 一种锗硅纳米线叠层结构的制作方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022088372A1 (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 中国科学技术大学 | 一种微纳米结构定点缺陷掺杂的方法及nv色心传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100380603C (zh) | 制造纳米线的方法、纳米线和电子装置 | |
| Kong et al. | Damage-free smooth-sidewall InGaAs nanopillar array by metal-assisted chemical etching | |
| US8558256B2 (en) | Light emitting diode using semiconductor nanowire and method of fabricating the same | |
| TWI656638B (zh) | 用於ｉｉｉ－ｖ族奈米線穿隧ｆｅｔ之方法及結構 | |
| CN105518864B (zh) | 半导体元件及其制造方法、以及半导体集成电路 | |
| CN103311305A (zh) | 硅基横向纳米线多面栅晶体管及其制备方法 | |
| US20080121987A1 (en) | Nanodot and nanowire based MOSFET structures and fabrication processes | |
| Lin et al. | Operation of a novel device with suspended nanowire channels | |
| Yoon et al. | Electrical characteristics of GaAs nanowire-based MESFETs on flexible plastics | |
| CN106229256A (zh) | 一种硅锗纳米线的制作方法 | |
| CN103632968B (zh) | 晶体管及其形成方法 | |
| CN106531683B (zh) | 一种绝缘体上半导体材料衬底结构及其制备方法 | |
| Rispal et al. | Polymethyl methacrylate passivation of carbon nanotube field-effect transistors: Novel self-aligned process and effect on device transfer characteristic hysteresis | |
| Peng et al. | CMOS compatible Ge/Si core/shell nanowire gate-all-around pMOSFET integrated with HfO 2/TaN gate stack | |
| CN103441062A (zh) | 一种Ge组分及带宽可调控的SiGe纳米带的制备方法 | |
| Larki et al. | Pinch-off effect in p-type double gate and single gate junctionless silicon nanowire transistor fabricated by Atomic Force Microscopy Nanolithography | |
| CN106653566A (zh) | 一种硅锗纳米线的制作方法 | |
| CN103187249A (zh) | 一种半导体纳米材料器件及其制作方法 | |
| CN102738150B (zh) | 一种应变SiGe BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN106981422B (zh) | 一种垂直tfet及其制造方法 | |
| CN102738149B (zh) | 一种基于平面应变SiGe HBT器件的BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| Dehzangi et al. | Field effect in silicon nanostructure fabricated by Atomic Force Microscopy nano lithography | |
| Liu et al. | Realization of vertical Ge nanowires for gate-all-around transistors | |
| US20200203645A1 (en) | Carbon nanotube transistor and logic with end-bonded metal contacts | |
| CN106783618A (zh) | 一种硅纳米线的制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |