JP6312789B2 - ナノワイヤトランジスタのリーク低減構造 - Google Patents

ナノワイヤトランジスタのリーク低減構造 Download PDF

Info

Publication number
JP6312789B2
JP6312789B2 JP2016500037A JP2016500037A JP6312789B2 JP 6312789 B2 JP6312789 B2 JP 6312789B2 JP 2016500037 A JP2016500037 A JP 2016500037A JP 2016500037 A JP2016500037 A JP 2016500037A JP 6312789 B2 JP6312789 B2 JP 6312789B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forming
nanowire transistor
underlayer
highly doped
microelectronic substrate
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.)
Active
Application number
JP2016500037A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016516298A (ja
Inventor
キム、セイヨン
クーン、ケリン
リオス、ラファエル
アームストロング、マーク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of JP2016516298A publication Critical patent/JP2016516298A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6312789B2 publication Critical patent/JP6312789B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0665Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
    • H01L29/0669Nanowires or nanotubes
    • H01L29/0673Nanowires or nanotubes oriented parallel to a substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42384Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor
    • H01L29/42392Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor fully surrounding the channel, e.g. gate-all-around
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66439Unipolar field-effect transistors with a one- or zero-dimensional channel, e.g. quantum wire FET, in-plane gate transistor [IPG], single electron transistor [SET], striped channel transistor, Coulomb blockade transistor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66545Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a dummy, i.e. replacement gate in a process wherein at least a part of the final gate is self aligned to the dummy gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/775Field effect transistors with one dimensional charge carrier gas channel, e.g. quantum wire FET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78696Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

本明細書の複数の実施形態は概してナノワイヤマイクロ電子デバイスの分野に関連し、より具体的には、マイクロ電子基板と、NMOSおよびPMOS構造のリークを実質的に減少または除去させるべくその表面に形成されるナノワイヤトランジスタとの間に下地層を有するナノワイヤ構造に関する。
集積回路コンポーネントのより高いパフォーマンス、より低いコスト、さらなる小型化、および、集積回路のより高い実装密度は、マイクロ電子デバイスを製造するマイクロ電子産業において進行中の目標である。これらの目標が実現されるにつれて、マイクロ電子デバイスは縮小、すなわち小さくなり、各集積回路コンポーネントからの最適性能に対する必要性が高まっている。
マイクロ電子デバイスとしてのモビリティの向上と、短チャネルの制御とを持続することにより、寸法は15ナノメートル(nm)より縮小し、ノードはマイクロ電子デバイスの製造における挑戦を提供している。ナノワイヤは、改良された短チャネルの制御を提供するマイクロ電子デバイスを作成すべく用いられうる。例えば、シリコンゲルマニウム(SiGe1−x)のナノワイヤチャネル構造(ここでx<0.5)は、高電圧演算(higher voltage operation)を利用する多くの従来の製品において好適に用いられるレスぺクタブルなEg(respectable Eg)でのモビリティの向上を提供する。さらに、複数のシリコンゲルマニウム(SiGe1−x)ナノワイヤチャネル(ここでx>0.5)は低いEg(例えばモバイル/ハンドヘルドの分野における低電圧製品に好適)でモビリティの向上を提供する。
ナノワイヤベースのデバイスを作成し、サイジング(size)するべく、多くの種々の技術が試みられてきている。しかしながら、トランジスタリークおよびゲートキャパシタンスの分野では依然として向上が望まれうる。
本開示の発明主題は、本明細書の結論部分で特に指摘され、はっきりと主張される。本開示についての上述の他の複数の特徴は、複数の添付の図面と合わせて、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、より十分に明らかとなるであろう。複数の添付の図面は、本開示によるいくつかの実施形態を描いているに過ぎず、よって、本開示の範囲を制限するものと見なされないことが理解される。本開示の複数の利点がより容易に確かめられ得るように、複数の添付の図面を使用することで、本開示が更なる特殊性および詳細と共に説明されるであろう。
ナノワイヤトランジスタの斜景図である。 図1のライン2―2に沿って概観された、NMOSナノワイヤトランジスタおよびPMOSナノワイヤトランジスタを取り付ける段階の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書のもう一つの実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書のもう一つの実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書のもう一つの実施形態に従って、マイクロ電子基板の表面に高ドープ下地層を形成する処理の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、高ドープ下地層の表面に形成されたスタック層の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、高ドープ下地層の表面に低ドープ下地層を形成する段階の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、図11の低ドープ下地層の表面に形成されたスタック層の側断面図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従って、ナノワイヤトランジスタを形成する処理の斜景図である。 本明細書の実施形態に従ってマイクロ電子デバイスを製造する処理のフローチャートである。 本明細書の一実施例に係るコンピューティングデバイスを示す図である。
以下の詳細な記載において、主張される発明主題が実施され得る複数の具体的な実施形態を図解によって示す複数の添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が発明主題を実施することを可能にするのに十分詳細に説明される。様々な実施形態は、異なるけれど、必ずしも相互に排他的ではないことが理解されるであろう。例えば、1つの実施形態に関連して本明細書で説明される特定の特徴、構造または特性は、主張される発明主題の精神および範囲から逸脱せずに、複数の他の実施形態の中で実施され得る。本明細書の中で「1つの実施形態」または「ある実施形態」に対する複数の参照は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造または特性が、本説明の中に包含される少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。よって、「1つの実施形態」または「ある実施形態において」というフレーズの使用は、必ずしも同一の実施形態を参照していない。更に、主張される発明主題の精神および範囲から逸脱せずに、開示されている各実施形態の中での個々の要素の配置または配列が変更され得ることが理解されるであろう。よって、以下の詳細な記載は、意味を制限するように用いられることを予定されていない。発明主題の範囲は、添付の特許請求の範囲が権利を与えられる複数の同等物の最大範囲と共に、適切に解釈される添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。複数の図面において、同様の数字は、幾つかの図面を通して同一または類似の要素または機能性を参照する。複数の図面の中で描かれている複数の要素は、必ずしも互いに同縮尺で描かれていない。むしろ、個々の要素は、本説明の文脈の中で複数の要素をより容易に理解すべく、拡大され得、または縮小され得る。
図1は、ナノワイヤデバイス構造などのマイクロ電子構造体の実施形態を示す。図示されるように、ナノワイヤトランジスタ100はマイクロ電子基板110の表面に形成されうる。ナノワイヤトランジスタ100は、ソース構造120と、ソース構造120から間隔を空けたドレイン構造130とを有する。複数のアンドープチャネルナノワイヤ(エレメント140、140および140として示され、かつ、総称して本明細書で「ナノワイヤ140」とも称されうる)は、ソース構造120とドレイン構造130の間で広がりうる。複数のナノワイヤ140は、上下方向(vertically)(例えばz方向)に整列され、互いに間隔を空けてよい。ゲート構造150は複数のナノワイヤ140を囲んでよい。ゲート構造150は当該ゲート構造150における複数の反対面で複数のスペーサ160に接する。示されるように、中間層の誘電材料170は、ソース構造120およびドレイン構造130を実質的に囲んでよい。ナノワイヤトランジスタ100を形成するべく利用される複数の材料、および実行される複数の処理が順に説明される。
図2に示され、当業者に理解されるように、図1のナノワイヤトランジスタ100は、「100NMOS」としてラベリングされたN型金属酸化物半導体デバイスまたはNMOSナノワイヤトランジスタとして、或いは、「100PMOS」としてラベリングされたP型金属酸化物半導体デバイスまたはPMOSナノワイヤトランジスタとして形成されうる。NMOSナノワイヤトランジスタ100NMOSおよびPMOSナノワイヤトランジスタ100PMOSが同じマイクロ電子基板110の表面に形成され得、「CMOS」としてラベリングされた相補型金属酸化物半導体デバイスと総称して知られる単一回路内で接続されうることが理解される。PMOSナノワイヤトランジスタ100PMOSまたはNMOSナノワイヤトランジスタ100NMOSのいずれかの動作において、リークと高ゲートキャパシタンスがゲート構造150の底部、すなわち、マイクロ電子基板110に隣接する、円Lで示されたゲート構造150の領域で生じうる。
本明細書の複数の実施形態は、複数のナノワイヤトランジスタと、当該複数のナノワイヤトランジスタが表面に形成されたマイクロ電子基板との間に形成された高ドープ下地層を有するナノワイヤデバイスに関連する。ここで、高ドープ下地層は、複数のナノワイヤトランジスタのゲート構造の底部で生じうるリークおよび高ゲートキャパシタンスを減少または実質的に除去しうる。高ドープ下地層の形成は複数のナノワイヤトランジスタの複数のソース構造と複数のドレイン構造との間の界面でのゲート誘起ドレインリークに結び付きうるので、そのようなゲート誘起ドレインリークを減少または実質的に除去すべく、アンドープまたは低ドープ材料の薄膜層が高ドープ下地層と複数のナノワイヤトランジスタとの間に形成されうる。
図3〜図6は、本明細書の1つの実施形態に従って、複数の高ドープ下地層を製造する実施形態を示す。図3に示されるように、マイクロ電子基板110は、任意の好適な材料から設けられ、または形成されうる。ある実施形態において、マイクロ電子基板110は、限定されるものではないが、シリコン、ゲルマニウム、シリコン‐ゲルマニウム、またはIII-V族複合半導体材料を含みうる材料の単結晶で構成されるバルク基板であってよい。複数の他の実施形態において、マイクロ電子基板110は、シリコン・オン・インシュレーター基板(SOI)を有してよい。限定されるものではないが、二酸化ケイ素、シリコン窒化物または酸窒化シリコンを含みうる材料で構成された上側絶縁層がバルク基板の表面に配置される。あるいは、マイクロ電子基板110はバルク基板から直接的に形成されてよく、上述の上側絶縁層に代わって複数の電気的な絶縁部分を形成するのに局所酸化が用いられる。
図3にさらに示されるように、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタが形成されうるマイクロ電子基板110の一部分(図2のエレメント100PMOS参照)は、任意の適切な第1マスク材料102でマスクされうる。第1マスク材料102は、限定されるものではないが、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルグルタルイミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、およびその他などの、フォトレジスト材料を含む。複数のNMOSナノワイヤトランジスタが形成されうる、マイクロ電子基板110の非マスク部分(図2のエレメント100NMOSを参照)は、図4に示されるような高Pドープ下地層114を形成すべく、図3で矢印112により示された少なくとも1つのP型ドーパントを用いてイオン注入されてよい。P型ドーパントは、限定されるものではないが、リン(phosphorous)、ヒ素およびアンチモンを含んでよい。また図4に示されるように、図3の第1マスク材料102は取り除かれてよい。図5に示されるように、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタが形成されうるマイクロ電子基板110の一部分(図2のエレメント100NMOSを参照)は、例えば第1マスク材料102に関して説明されたような、任意の適切な第2マスク材料104を用いてマスクされうる。複数のPMOSナノワイヤトランジスタが形成されうるマイクロ電子基板110の非マスク部分(図2のエレメント100PMOSを参照)は、図6に示されるような高Nドープ下地層118を形成すべく、図5で矢印116により示された少なくとも1つのN型ドーパントを用いてイオン注入されてよい。N型ドーパントは、限定されるものではないが、ホウ素、アルミニウムおよびガリウムを含んでよい。また図6に示されるように、図5の第2マスク材料104は取り除かれてよい。第1マスク材料102および第2マスク材料104の除去は、限定されるものではないが、化学的剥離およびアッシング(フッ素または酸素中のプラズマ)を含む、任意の既知の技術を用いて実現されてよい。
本明細書の別の実施形態では、図7に示されるように、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタが形成されるマイクロ電子基板110の一部分(図2のエレメント100PMOSを参照)は、任意の適切な第1マスク材料102を用いてマスクされてよい。複数のNMOSトランジスタが形成されるマイクロ電子基板110の非マスク部分(図2のエレメント100NMOSを参照)は、表面に形成された高Pドープ下地層114を有してよい。高Pドープ下地層114は、図7にまた示されるように、マイクロ電子基板110の表面に、化学蒸着などによってエピタキシャルに堆積してよい。高Pドープ下地層114は、シリコンなどの非晶質膜であってよい。マイクロ電子基板110は種晶として働き、高Pドープ下地層114は格子構造と、マイクロ電子基板110の配向を持つようになる。エピ成長/注入(implantation)/カウンタードーピング/高ドープ拡散膜の任意の組み合わせが高Pドープ下地層114を所望のレベルまでドープするのに用いられうることは、当業者に理解されるだろう。
また図8に示されるように、図7の第1マスク材料102は取り除かれてよい。図8にさらに示されるように、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタが形成されるマイクロ電子基板110の一部分(図2のエレメント100NMOSを参照)は、例えば第1マスク材料102に関して説明されたような、任意の適切な第2マスク材料104を用いてマスクされうる。複数のPMOSトランジスタが形成されるマイクロ電子基板110の非マスク部分(図2のエレメント100PMOSを参照)は、高Pドープ下地層114に関して説明されたのと類似の態様で表面に形成された高Nドープ下地層118を有してよい。図9に示されるように、図8の第2マスク材料104は取り除かれてよい。
高Pドープ下地層114および/または高Nドープ下地層118の形成の間に生じる全てのダメージがさらなる処理の前のアニーリングによって直され得、その結果、後続の材料成長が高Pドープ下地層114および/または高Nドープ下地層118から如何なる欠陥も転写しなくてよいことは理解される。
本願の複数の目的に関し、「高ドープ」という用語は、ナノワイヤトランジスタ100(図1参照)の動作の間にリークが防がれるように、ゲート構造150(図1参照)の底部(例えばマイクロ電子基板110に最も近い領域)での閾値電圧を高めるのに必要なドーパントの量であると少なくとも定義されうる。当業者に理解されるように、必要なドーパント量は、限定されるものではないが、用いられるドーパントのタイプ(すなわちP型またはN型)、用いられるドーパント、用いられる複数の材料(例えばゲート材料、マイクロ電子基板の材料など)、ナノワイヤトランジスタの電圧およびその他を含む、種々の要因に依存する。
ある実施形態においては、図10に示されるように、第1シリコン材料層142は、当該技術分野で知られるように、例えばエピ成長などによって高Pドープ下地層114および高Nドープ下地層118の表面に形成されてよく、第1シリコンゲルマニウム材料層144は、例えばエピ成長などによって、第1シリコン材料層142の表面に形成されてよい。この積層は、互い違いにすることについての所望の数まで繰り返されてよく、シリコン材料層(層142、142および142‐合わせて142として示される)と、シリコンゲルマニウム材料層(層144、144および144‐合わせて144として示される)とは積層スタック146を生じるよう形成される。別の実施形態では、積層の順序は、シリコン材料144およびシリコンゲルマニウム材料142の互い違いの複数の層がそれぞれマイクロ電子基板110の表面に形成された状態で、反対にされてもよい。
別の実施形態では、高Pドープ下地層114および高Nドープ下地層118の形成がNMOSナノワイヤトランジスタ100NMOSおよびPMOSナノワイヤトランジスタ100PMOSの複数のソース構造120および/または複数のドレイン構造130と、それらの高ドープ下地層のそれぞれの部分(すなわち高Pドープ下地層114及び高Nドープ下地層118)との間の界面でのゲート誘起ドレインリークに結び付きうるため、図11に示されるように、ソース/ドレインリークバリア層122を形成すべく、アンドープまたは低ドープ材料の薄膜層が高Pドープ下地層114および高Nドープ下地層118の表面に任意選択的に形成されてよい。本願の複数の目的に関し、「低ドープ材料」という用語は、高Pドープ下地層114または高Nドープ下地層118よりも低いドーパント濃度を持つ材料層を含むと定義されうる。ある実施形態において、ソース/ドレインリークバリア層122は、Pドープ下地層114および高Nドープ下地層118の表面にエピタキシャル成長されたアンドープシリコン含有層であってよい。別の実施形態では、ソース/ドレインリークバリア層122は、ソース/ドレインリークバリア層122の部分が上部に形成されているドーパントで僅かにドープされてよい。言い換えると、ソース/ドレインリークバリア層122は高Pドープ下地層114の上の部分でP型ドーパントを用いて僅かにドープされてよく、かつ/または、高Nドープ下地層118の上の部分でN型ドーパントを用いて僅かにドープされてよい。ある実施形態において、ソース/ドレインリークバリア層122の厚さTは、約0.5と5.0ナノメートルの間であってよい。
図12に示されるように、ソース/ドレインリークバリア層122の形成の後に、図10に関して既に説明されたように、積層スタック146がその上部に形成されてよい。
図13から図22は、ナノワイヤトランジスタを形成する方法を示しており、図13に示されるように、図10および図12の積層スタック146から始まっている。簡潔さ及び明確さの目的で、単一のナノワイヤトランジスタの形成が示される。さらに、エレメント180(以下「下地層180」)は、オプションのソース/ドレインリークバリア層122を有する高Pドープ下地層114/高Nドープ下地層118、または、オプションのソース/ドレインリークバリア層122を有さない高Pドープ下地層114/高Nドープ下地層118のいずれかを表す。
シリコンゲルマニウム/シリコン/シリコンゲルマニウム/シリコンの積層スタック146は、少なくとも1つのフィン構造182を形成すべく、従来のパターニング/エッチング技術を用いてパターニングされてよい。
例えば、積層スタック146(図13参照)は、トレンチエッチング処理の間、例えばシャロートレンチ隔離(STI)処理の間などにエッチングされてよい。フィン構造182の形成において、トレンチ184は下地層180を貫通し、マイクロ電子基板110内まで形成されてよい。当業者に理解されるように、実質的に平行な複数のフィン構造182が概ね同時に形成される。複数のフィン構造182を電気的に分離すべく、図14に示されるように、二酸化ケイ素などの誘電材料186がマイクロ電子基板110に近接してトレンチ184内に形成または堆積されてよい。
図15に示されるように、複数のスペーサ160はフィン構造182上に、フィン構造182にまたがって形成されてよく、かつ、フィン構造182に対して実質的に垂直に配置されてよい。一実施形態において、複数のスペーサ160は、説明されるように、フィン構造182の複数の材料に対する後続の処理の間に選択的でありうる任意の材料を含んでよい。図15にさらに示されるように、犠牲的ゲート電極材料152は複数のスペーサ160の中/間に形成されてよく、かつ、複数のスペーサ160の間に位置する複数のフィン構造182の複数の部分の周りに形成されてよい。一実施形態において、犠牲的ゲート電極材料152はフィン構造182の複数の部分の周りに形成されてよく、複数のスペーサ160は犠牲的ゲート電極材料152の両側に形成されてよい。犠牲的ゲート電極材料152は、説明されるように、ポリシリコンを含んでよい。図16に示されるように、各フィン構造182の一部分(ゲート電極材料152および複数のスペーサ160の外部)は取り除かれて、下地層180を露出させてよい。各フィン構造182の複数の当該部分は、当該技術分野で知られる任意の処理で取り除かれてよい。この処理は、限定されるものではないが、ドライエッチング処理を含む。
図17に示されるように、シリコンまたはシリコンゲルマニウムソース構造120と、シリコンまたはシリコンゲルマニウムドレイン構造130は、エピ成長技術などにより、フィン構造182の複数の反対面で、下地層180の表面に形成されてよく、かつ、複数のスペーサ160の間に配置された複数のフィン構造182の複数の部分に連結されてよい。一実施形態において、ソース構造120またはドレイン構造130は、特定用途に適したデバイスタイプに応じて、NMOSデバイスのためのNドープシリコンであってよく、或いは、PMOSデバイスのためのPドープシリコン/シリコンゲルマニウムであってよい。注入により、プラズマドープにより、ソリッドソースドープ(solid source doping)により、または当該技術分野で知られる他の方法により、エピタキシャル処理においてドープが導入されてよい。
図18に示されるように、中間層の誘電体層170は、ソース構造120、ドレイン構造130、犠牲的ゲート電極材料152およびスペーサ160の上を覆ってマイクロ電子基板110上に形成されてよい。中間層の誘電体層170は、化学機械研磨などによって平坦化され、犠牲的ゲート材料152を露出させてよい。図19に示されるように、犠牲的ゲート電極材料152は次に、エッチング処理などによって、複数のスペーサ材料160の間から取り除かれてよい。図20に示されるように、シリコン材料層142、142および142(図19参照)は、ソース構造120(図17参照)とドレイン構造130の間で延びるシリコンゲルマニウムチャネルナノワイヤ/ナノリボン(エレメント140、140および140として示され、かつ、本明細書では総称して「チャネルナノワイヤ140」と称されうる)を形成すべく、複数のシリコンゲルマニウム材料層144、144および144(図19参照)の間のフィン構造182(図19参照)から選択的に取り除かれてよい。複数のチャネルナノワイヤ140は、上下方向(例えばz方向)に、相互に間隔を空けて整列されてよい。一実施形態において、シリコン材料層142、142および142は、シリコン材料層142、142および142を選択的に取り除きつつシリコンゲルマニウム材料層144、144および144をエッチングしないウェットエッチングを用いてエッチングされてよい。ウェットエッチングは、限定されるものではないが、水酸化アンモニウムおよび水酸化カリウムを含む水性の水酸化物の科学的構造(aqueous hydroxide chemistries)を含んでよい。
別の実施形態では、シリコンではなくシリコンゲルマニウムが取り除かれてよい。シリコンゲルマニウム材料層142は、複数のシリコン材料層144の間のフィン構造から選択的に取り除かれてよい。従って、図20に示されるように、結果のチャネルナノワイヤ140は、シリコンから形成されてよい。一実施形態において、シリコンゲルマニウムは、シリコンゲルマニウムを選択的に取り除きつつシリコンをエッチングしないウェットエッチングを用いて選択的にエッチングされてよい。ウェットエッチングは、限定されるものではないが、カルボン酸/硝酸/フッ化水素酸の水溶液と、クエン酸/硝酸/フッ化水素酸の水溶液を含む。本発明の幾つかの実施形態では、複数のシリコンチャネルナノワイヤを有する複数のトランジスタと、複数のシリコンゲルマニウムチャネルナノワイヤを有する複数のトランジスタとの両方を形成するのに同じシリコン/シリコンゲルマニウムスタックが用いられる。本発明の別の実施形態では、シリコン/シリコンゲルマニウムスタックの積層順序は、シリコンチャネルナノワイヤが形成されるか、シリコンゲルマニウムチャネルナノワイヤが形成されるかに依存して交互になってよい。
一実施形態において、シリコンおよびシリコンゲルマニウムチャネルナノワイヤ140の両方は、例えばインバータ構造におけるNMOS SiおよびPMOS SiGeのように、同じウェハ上、同じダイ内、または同じ回路上に存在してよい。同じ回路内のNMOS SiおよびPMOS SiGeを有する一実施形態において、Siチャネル厚さ(SiGe中間層)およびSiGeチャネル厚さ(Si中間層)は、回路性能および/または回路の最低動作電圧を向上させるべく相互的に選択されてよい。一実施形態において、同じ回路内における種々のデバイス上のナノワイヤの数は、回路性能および/または回路の最低動作電圧を向上させるべくエッチング処理を通じて変更されてよい。
図21(図20のライン21−21に沿った断面図)に示されるように、ゲート誘電体材料192が形成されて、複数のスペーサ160の間の複数のチャネルナノワイヤ140、140および140を囲んでよい。一実施形態において、ゲート誘電体材料192は、High−kゲート電極材料を含んでよく、誘電率は約4より大きい値を有してよい。別の実施形態では、ゲート誘電体材料192は、ナノワイヤ構造140、140および140の周りにコンフォーマル(conformally)に形成されてよい。
図22に示されるように、ゲート電極材料154は次に、ゲート電極150を形成し、これによりナノワイヤトランジスタ100を形成すべく、ナノワイヤ構造140、140および140の周りに形成されてよい。ゲート電極材料は、限定されるものではないが、チタニウム、タングステン、タンタル、アルミニウムの純金属および合金を含み、タンタル窒化物およびチタニウム窒化物などの窒化物を含み、かつ、エルビウムおよびジスプロシウムなどの希土類、或いはプラチナなどの貴金属を含んだ合金も含む、任意の適切な導電性材料を含んでよい。ソース構造120およびドレイン構造130に対する複数のトレンチ接点を形成するなどの、示されていない処理が行われてよいことは理解される。一実施形態において、標準的なCMOS処理は、本明細書の複数の実施形態に従ってCMOSデバイスを作成すべく、マイクロ電子基板110の表面にさらに実行されてよい。高Pドープ下地層114および高Nドープ下地層118(図22参照)がそれぞれのゲート電極150とマイクロ電子基板110との間に少なくとも位置付けられるべきであることは当業者に理解されるだろう。当業者にさらに理解されるように、ソース/ドレインリークバリア層122は、用いられる場合には、マイクロ電子基板110と、それぞれのソース構造120および/またはドレイン構造130との間に位置付けられるべきである。
当業者に理解されるように、高Pドープ下地層114および/または高Nドープ下地層118は、複数のシリコン材料層102および複数のシリコンゲルマニウム材料層104が形成された後に、従来の逆行性の接合注入(retrograde junction implant)によって形成されうる。しかしながら、そのような方法は相当量のドーパントを複数のシリコン材料層102および複数のシリコンゲルマニウム材料層104に残し、従って、完全にアンドープなナノワイヤチャネルが形成され得ない。当業者に理解されるように、複数のナノワイヤチャネルにおけるドーパントの存在はキャリア移動度を低下させ得、ランダムドーパントフラクチュエーション(random dopant fluctuation)を増加させ得る。
図23は、本明細書の実施形態に従ってナノワイヤトランジスタ構造を製造する処理200のフローチャートである。ブロック210に示されるように、マイクロ電子基板が形成されてよい。ブロック220に示されるように、マイクロ電子基板の中または表面に高ドープ下地層が形成されてよい。ブロック230に示されるように、オプションのソース/ドレインリークバリア層が高ドープ下地層の表面に形成されてよい。ブロック240に示されるように、ナノワイヤトランジスタが、高ドープ下地層の表面に、かつ、存在する場合にはソース/ドレインリークバリア層に隣接して、形成されてよい。
図24は、本明細書の一実施例に係るコンピューティングデバイス300を図示する。コンピューティングデバイス300は、ボード302を収容する。ボード302は、限定されるものではないが、プロセッサ304および少なくとも1つの通信チップ306を含む多数のコンポーネントを含み得る。プロセッサ304は、ボード302に物理的および電気的に結合される。また、いくつかの実施例において、少なくとも1つの通信チップ306は、ボード302に物理的および電気的に結合される。さらなる複数の実施例において、通信チップ306は、プロセッサ304の一部である。
複数の用途に応じて、コンピューティングデバイス300は、ボード302に物理的および電気的に結合され得、または結合され得ない他の複数のコンポーネントを含み得る。これら他の複数のコンポーネントとしては、揮発性メモリ(例えばDRAM)、不揮発性メモリ(例えばROM)、フラッシュメモリ、グラフィックスプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、暗号プロセッサ、チップセット、アンテナ、ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、タッチスクリーンコントローラ、バッテリ、オーディオコーデック、映像コーデック、出力増幅器、グローバルポジショニングシステム(GPS)デバイス、コンパス、加速度計、ジャイロスコープ、スピーカ、カメラ、および大容量記憶デバイス(ハードディスクドライブ、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)等)が挙げられるが、これらに限定されない。
通信チップ306によって、コンピューティングデバイス300へのデータ転送およびコンピューティングデバイス300からのデータ転送のための無線通信が可能となる。「無線」という用語およびその複数の派生語は、非固体の媒体を介する変調された電磁放射の使用によりデータを通信し得る複数の回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャンネル等を説明するために用いられ得る。この用語は、関連するデバイスが有線を含まないことを意味するものではないが、幾つかの実施形態では、そうではないことがある。通信チップ306は、Wi−Fi(IEEE802.11ファミリー)、WiMAX(登録商標)(IEEE802.16ファミリー)、IEEE802.20、ロングタームエボリューション(LTE)、Ev−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM(登録商標)、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth(登録商標)、それらの派生物を含むがこれらに限定されないいくつかの無線規格または無線プロトコルのいずれか、および3G、4G、5G、およびそれ以降のものとして指定される任意の他の複数の無線プロトコルを実装してよい。コンピューティングデバイス300は、複数の通信チップ306を含み得る。例えば、第1通信チップ306は、Wi−FiおよびBluetooth(登録商標)などのより短距離の複数の無線通信専用であってもよく、第2通信チップ306は、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev−DO等のより長距離の複数の無線通信専用であってもよい。
コンピューティングデバイス300のプロセッサ304は、プロセッサ304内にパッケージ化された集積回路ダイを有する。本明細書のいくつかの実施例において、プロセッサの集積回路ダイは、本明細書の複数の実施例に従って設けられたナノワイヤトランジスタなどの、1または複数のデバイスを有する。「プロセッサ」という用語は、複数のレジスタおよび/またはメモリからの電子データを処理してその電子データを複数のレジスタおよび/またはメモリに格納され得る他の電子データに変換する任意のデバイスまたはデバイスの部分を指し得る。
通信チップ306もまた、通信チップ306内にパッケージ化された集積回路ダイを含む。本明細書の別の実施例に従うと、通信チップの集積回路ダイは、本明細書の複数の実施例に従って構築されたナノワイヤトランジスタなどの、1または複数のデバイスを含む。
さらなる複数の実施例においては、コンピューティングデバイス300内に収容される別のコンポーネントは、本明細書の複数の実施例に従って構築されたナノワイヤトランジスタなどの、1または複数のデバイスを含む集積回路ダイを含んでよい。
様々な実施例においてコンピューティングデバイス300は、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、ウルトラブック、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末(PDA)、ウルトラモバイルPC、携帯電話、デスクトップ型コンピュータ、サーバ、プリンタ、スキャナ、モニタ、セットトップボックス、エンタテイメントコントロールユニット、デジタルカメラ、携帯音楽プレイヤまたはデジタルビデオレコーダであってよい。さらなる複数の実施例においてコンピューティングデバイス300は、データを処理する任意の他の電子デバイスであってよい。
本明細書の発明主題は、必ずしも図1〜図24において図示される特定の用途に限定されないことを理解されたい。発明主題は、当業者に理解されるように、他のマイクロ電子デバイスおよびアセンブリ用途、ならびに任意の適切なトランジスタ用途に適用され得る。
以下の複数の例は、更なる複数の実施形態に関する。
例1は、マイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の表面に形成された少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと、マイクロ電子基板と少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成された高ドープ下地層とを備えるマイクロ電子構造体である。
例2において、例1の発明主題は、任意選択的に、マイクロ電子基板に注入されたドーパント層を有する高ドープ下地層を含みうる。
例3において、例1の発明主題は、任意選択的に、マイクロ電子基板の表面に形成された高ドープ材料層を有する高ドープ下地層を含みうる。
例4において、例3の発明主題は、任意選択的に、高ドープエピタキシャルシリコン層を有する高ドープ材料層を含みうる。
例5において、例1から4のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高Pドープ下地層を有する高ドープ下地層を含み、少なくとも1つのナノワイヤトランジスタは、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを有しうる。
例6において、例1から4のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高Nドープ下地層を有する高ドープ下地層を含み、少なくとも1つのナノワイヤトランジスタは、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを有しうる。
例7において、例1から4のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高Pドープ下地層部分であって、高Pドープ下地層部分の表面に形成された少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Pドープ下地層部分を有する高ドープ下地層の一部分と、高Nドープ下地層部分であって、高Nドープ下地層部分の表面に形成された少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Nドープ下地層部分を有する高ドープ下地層の一部分とを備えてよい。
例8において、例1から7のいずれか1つの発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層とナノワイヤトランジスタの間にソース/ドレインリークバリア層をさらに備えうる。
例9において、例8の発明主題は、任意選択的に、約0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有するソース/ドレインリークバリア層を含みうる。
例10において、例8または9のいずれかの発明主題は、任意選択的に、アンドープ材料層を有するソース/ドレインリークバリア層を含みうる。
例11において、例10の発明主題は、任意選択的に、エピタキシャルシリコン層を含むアンドープ材料層を含みうる。
例12において、例8または9の発明主題は、任意選択的に、低ドープ材料層を有するソース/ドレインリークバリア層を含みうる。
例13において、マイクロ電子構造体を形成する方法は、マイクロ電子基板を形成する段階と、マイクロ電子基板の表面に少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階と、マイクロ電子基板と少なくとも1つのナノワイヤトランジスタの間に形成される、高ドープ下地層を形成する段階とを含む。
例14において、例13の発明主題は、任意選択的に、マイクロ電子基板にドーパントを注入する段階を有する、高ドープ下地層を形成する段階を含みうる。
例15において、例13の発明主題は、任意選択的に、マイクロ電子基板の表面に高ドープ材料層を形成する段階を有する、高ドープ下地層を形成する段階を含みうる。
例16において、例15の発明主題は、任意選択的に、高ドープエピタキシャルシリコン層を形成する段階を有する、高ドープ下地層を形成する段階を含みうる。
例17において、例13から16のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高Pドープ下地層を形成する段階を有する、高ドープ下地層を形成する段階を含んでよく、少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階は、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを形成する段階を有する。
例18において、例13から16いずれかの発明主題は、任意選択的に、高Nドープ下地層を形成する段階を有する、高ドープ下地層を形成する段階を含んでよく、少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階は、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを形成する段階を有する。
例19において、例13から16のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層の一部分であって、高ドープ下地層の一部分の表面に形成された少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Pドープ下地層として高ドープ下地層の一部分を形成する段階と、高ドープ下地層の一部分であって、高ドープ下地層の一部分の表面に形成された少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Nドープ下地層部分として高ドープ下地層の一部分を形成する段階と、を有する、高ドープ下地層を形成する段階を備えてよい。
例20において、例13から16のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層を形成する段階を含んでよく、この段階は、マイクロ電子基板の一部分に第1マスクを形成する段階と、マイクロ電子基板の非マスク部分にP型またはN型ドーパントの一方をイオン注入する段階と、第1マスクを除去する段階と、マイクロ電子基板のイオン注入された部分に第2マスクを形成する段階と、マイクロ電子基板の非マスク部分にP型またはN型ドーパントの他方をイオン注入する段階と、第2マスクを除去する段階とを有する。
例21において、例13から16のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層を形成する段階を含んでよく、この段階は、マイクロ電子基板の一部分に第1マスクを形成する段階と、マイクロ電子基板の非マスク部分の表面に、P型またはN型ドーパントの一方を有する材料層を形成する段階と、第1マスクを除去する段階と、材料層に第2マスクを形成する段階と、マイクロ電子基板の非マスク部分の表面に、P型またはN型ドーパントの他方を有する材料層を形成する段階と、第2マスクを除去する段階とを有する。
例22において、例13から21のいずれかの発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層とナノワイヤトランジスタの間にソース/ドレインリークバリア層を形成する段階をさらに含んでよい。
例23において、例22の発明主題は、任意選択的に、約0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有するソース/ドレインリークバリア層を形成する段階を有する、ソース/ドレインリークバリア層を形成する段階を含んでよい。
例24において、例22から23のいずれかの発明主題は、任意選択的に、アンドープ材料層を形成する段階を有する、ソース/ドレインリークバリア層を形成する段階を含んでよい。
例25において、例24の発明主題は、任意選択的に、エピタキシャルシリコン層を形成する段階を有する、アンドープ材料層を形成する段階を含んでよい。
例26において、例22から23のいずれかの発明主題は、任意選択的に、低ドープ材料層を有するアンドープ材料層を含んでよい。
例27において、コンピューティングデバイスは、少なくとも1つのコンポーネントを有する基板を備えてよく、少なくとも1つのコンポーネントは、マイクロ電子基板と、マイクロ電子基板の表面に形成された少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと、マイクロ電子基板と少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成された高ドープ下地層とを含む少なくとも1つのマイクロ電子構造体を有する。
例28において、例27の発明主題は、任意選択的に、高ドープ下地層とナノワイヤトランジスタの間のソース/ドレインリークバリア層をさらに備えてよい。
例29において、例28の発明主題は、任意選択的に、アンドープ材料層を有するソース/ドレインリークバリア層を含んでよい。
例30において、例28の発明主題は、任意選択的に、低ドープ材料層を有するソース/ドレインリークバリア層を含んでよい。
このように本明細書の複数の実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲により規定される本明細書は、上記の説明に記載された特定の詳細により限定されるものではないことを理解されたい。それらの多くの明確な改変形態が、それらの趣旨および範囲を逸脱することなく可能であるからである。

Claims (23)

  1. マイクロ電子基板と、
    前記マイクロ電子基板の表面に形成された少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと、
    前記マイクロ電子基板と前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成された高ドープ下地層と、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと前記高ドープ下地層との間のアンドープ材料層と
    を備えるマイクロ電子構造体。
  2. 前記アンドープ材料層は、0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有する、請求項1に記載のマイクロ電子構造体。
  3. 前記アンドープ材料層は、エピタキシャルシリコン層を含む、請求項1又は2に記載のマイクロ電子構造体。
  4. マイクロ電子基板と、
    前記マイクロ電子基板の表面に形成された少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと、
    前記マイクロ電子基板と前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成された高ドープ下地層と、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと前記高ドープ下地層との間の低ドープ材料層と
    を備えるマイクロ電子構造体。
  5. 前記低ドープ材料層は、0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有する、請求項4に記載のマイクロ電子構造体。
  6. 前記高ドープ下地層は、
    前記マイクロ電子基板に注入されたドーパント層を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
  7. 前記高ドープ下地層は、
    前記マイクロ電子基板の表面に形成された高ドープ材料層を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
  8. 前記高ドープ材料層は、
    高ドープエピタキシャルシリコン層を有する、請求項7に記載のマイクロ電子構造体。
  9. 前記高ドープ下地層は高Pドープ下地層を有し、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタは、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
  10. 前記高ドープ下地層は高Nドープ下地層を有し、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタは、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
  11. 前記高ドープ下地層の一部分は、
    高Pドープ下地層部分であって、前記高Pドープ下地層部分の表面に形成された少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Pドープ下地層部分を有し、
    前記高ドープ下地層の一部分は、
    高Nドープ下地層部分であって、前記高Nドープ下地層部分の表面に形成された少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Nドープ下地層部分を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
  12. マイクロ電子基板を形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の表面に少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板と前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成される、高ドープ下地層を形成する段階と
    を含み、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと前記高ドープ下地層との間にアンドープ材料層を形成する段階をさらに含む、マイクロ電子構造体を形成する方法。
  13. 前記アンドープ材料層を形成する段階は、0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有する前記アンドープ材料層を形成する段階を有する、請求項12に記載の方法。
  14. マイクロ電子基板を形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の表面に少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板と前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタとの間に形成される、高ドープ下地層を形成する段階と
    を含み、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタと前記高ドープ下地層との間に低ドープ材料層を形成する段階をさらに含む、マイクロ電子構造体を形成する方法。
  15. 前記低ドープ材料層を形成する段階は、0.5と5.0ナノメートルの間の厚さを有する前記低ドープ材料層を形成する段階を有する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、前記マイクロ電子基板にドーパントを注入する段階を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、前記マイクロ電子基板の表面に高ドープ材料層を形成する段階を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記高ドープ材料層を形成する段階は、高ドープエピタキシャルシリコン層を形成する段階を有する、請求項17に記載の方法。
  19. 前記高ドープ下地層を形成する段階は高Pドープ下地層を形成する段階を有し、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階は、少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを形成する段階を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、高Nドープ下地層を形成する段階を有し、
    前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタを形成する段階は、少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを形成する段階を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、
    前記高ドープ下地層の一部分であって、前記高ドープ下地層の一部分の表面に形成された少なくとも1つのNMOSナノワイヤトランジスタを前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Pドープ下地層として前記高ドープ下地層の一部分を形成する段階と、
    前記高ドープ下地層の一部分であって、前記高ドープ下地層の一部分の表面に形成された少なくとも1つのPMOSナノワイヤトランジスタを前記少なくとも1つのナノワイヤトランジスタが含む高Nドープ下地層部分として前記高ドープ下地層の一部分を形成する段階と、
    を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、
    前記マイクロ電子基板の一部分に第1マスクを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の非マスク部分にP型またはN型ドーパントの一方をイオン注入する段階と、
    前記第1マスクを除去する段階と、
    前記マイクロ電子基板の前記イオン注入された部分に第2マスクを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の非マスク部分に前記P型または前記N型ドーパントの他方をイオン注入する段階と、
    前記第2マスクを除去する段階と
    を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記高ドープ下地層を形成する段階は、
    前記マイクロ電子基板の一部分に第1マスクを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の非マスク部分の表面に、P型またはN型ドーパントの一方を有する材料層を形成する段階と、
    前記第1マスクを除去する段階と、
    前記材料層に第2マスクを形成する段階と、
    前記マイクロ電子基板の非マスク部分の表面に、前記P型または前記N型ドーパントの他方を有する材料層を形成する段階と、
    前記第2マスクを除去する段階と
    を有する、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。
JP2016500037A 2013-03-14 2013-03-14 ナノワイヤトランジスタのリーク低減構造 Active JP6312789B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/031133 WO2014142856A1 (en) 2013-03-14 2013-03-14 Leakage reduction structures for nanowire transistors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016516298A JP2016516298A (ja) 2016-06-02
JP6312789B2 true JP6312789B2 (ja) 2018-04-18

Family

ID=51523542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016500037A Active JP6312789B2 (ja) 2013-03-14 2013-03-14 ナノワイヤトランジスタのリーク低減構造

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9825130B2 (ja)
JP (1) JP6312789B2 (ja)
KR (1) KR102042476B1 (ja)
CN (1) CN105144390B (ja)
DE (1) DE112013006642T5 (ja)
GB (1) GB2526463B (ja)
WO (1) WO2014142856A1 (ja)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106847805B (zh) * 2011-12-23 2020-08-21 英特尔公司 具有包含不同材料取向或组成的纳米线或半导体主体的共衬底半导体器件
DE112013006642T5 (de) 2013-03-14 2015-11-05 Intel Corporation Leckageverringerungsstrukturen für Nanodraht-Transistoren
US9171843B2 (en) * 2013-08-02 2015-10-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and fabricating the same
US11404325B2 (en) 2013-08-20 2022-08-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Silicon and silicon germanium nanowire formation
US9184269B2 (en) * 2013-08-20 2015-11-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Silicon and silicon germanium nanowire formation
KR102136234B1 (ko) 2013-10-03 2020-07-21 인텔 코포레이션 나노와이어 트랜지스터들을 위한 내부 스페이서들 및 그 제조 방법
US9431512B2 (en) * 2014-06-18 2016-08-30 Globalfoundries Inc. Methods of forming nanowire devices with spacers and the resulting devices
US9490340B2 (en) 2014-06-18 2016-11-08 Globalfoundries Inc. Methods of forming nanowire devices with doped extension regions and the resulting devices
US9917169B2 (en) 2014-07-02 2018-03-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor device and method of formation
US9853166B2 (en) * 2014-07-25 2017-12-26 International Business Machines Corporation Perfectly symmetric gate-all-around FET on suspended nanowire
US10396152B2 (en) * 2014-07-25 2019-08-27 International Business Machines Corporation Fabrication of perfectly symmetric gate-all-around FET on suspended nanowire using interface interaction
US9306019B2 (en) * 2014-08-12 2016-04-05 GlobalFoundries, Inc. Integrated circuits with nanowires and methods of manufacturing the same
US9893161B2 (en) 2015-04-22 2018-02-13 Tokyo Electron Limited Parasitic capacitance reduction structure for nanowire transistors and method of manufacturing
CN106549058A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 中国科学院微电子研究所 半导体器件制造方法
CN106549043A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 中国科学院微电子研究所 半导体器件制造方法
DE112015007228T5 (de) * 2015-12-24 2018-09-13 Intel Corporation Transistoren mit germaniumreichen Kanalbereichen mit reduziertem Leckverlust
CN106783618A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 东莞市广信知识产权服务有限公司 一种硅纳米线的制作方法
US10050107B1 (en) 2017-02-13 2018-08-14 International Business Machines Corporation Nanosheet transistors on bulk material
KR102318560B1 (ko) * 2017-04-12 2021-11-01 삼성전자주식회사 반도체 소자
CN109755312B (zh) * 2017-11-03 2022-03-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 纳米线晶体管及其制备方法
CN109755290B (zh) * 2017-11-03 2022-07-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 纳米线晶体管及其制备方法
CN108470766A (zh) * 2018-03-14 2018-08-31 上海华力集成电路制造有限公司 全包覆栅极晶体管及其制造方法
US11217694B2 (en) * 2019-03-18 2022-01-04 Shanghai Industrial Μtechnology Research Institute Field-effect transistor and method for manufacturing the same
US11522048B2 (en) * 2019-03-22 2022-12-06 Intel Corporation Gate-all-around integrated circuit structures having source or drain structures with epitaxial nubs
KR20200131070A (ko) 2019-05-13 2020-11-23 삼성전자주식회사 집적회로 소자
US11557659B2 (en) * 2020-04-29 2023-01-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Gate all around transistor device and fabrication methods thereof
US11843033B2 (en) * 2021-01-28 2023-12-12 Applied Materials, Inc. Selective low temperature epitaxial deposition process

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04186774A (ja) 1990-11-21 1992-07-03 Hitachi Ltd 半導体装置
JP3378414B2 (ja) 1994-09-14 2003-02-17 株式会社東芝 半導体装置
JP4796329B2 (ja) 2004-05-25 2011-10-19 三星電子株式会社 マルチ−ブリッジチャンネル型mosトランジスタの製造方法
TWI283066B (en) * 2004-09-07 2007-06-21 Samsung Electronics Co Ltd Field effect transistor (FET) having wire channels and method of fabricating the same
KR100585157B1 (ko) * 2004-09-07 2006-05-30 삼성전자주식회사 다수의 와이어 브릿지 채널을 구비한 모스 트랜지스터 및그 제조방법
KR100594327B1 (ko) * 2005-03-24 2006-06-30 삼성전자주식회사 라운드 형태의 단면을 가지는 나노와이어를 구비한 반도체소자 및 그 제조 방법
KR100763542B1 (ko) 2006-10-30 2007-10-05 삼성전자주식회사 다중 채널 모오스 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치의제조 방법
JP2009158853A (ja) 2007-12-27 2009-07-16 Toshiba Corp 半導体装置
JP4575471B2 (ja) * 2008-03-28 2010-11-04 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5159413B2 (ja) 2008-04-24 2013-03-06 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US8264021B2 (en) * 2009-10-01 2012-09-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Finfets and methods for forming the same
US8273617B2 (en) * 2009-09-30 2012-09-25 Suvolta, Inc. Electronic devices and systems, and methods for making and using the same
EP2309544B1 (en) 2009-10-06 2019-06-12 IMEC vzw Tunnel field effect transistor with improved subthreshold swing
US8283653B2 (en) * 2009-12-23 2012-10-09 Intel Corporation Non-planar germanium quantum well devices
KR101675373B1 (ko) * 2010-03-24 2016-11-11 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8361872B2 (en) * 2010-09-07 2013-01-29 International Business Machines Corporation High performance low power bulk FET device and method of manufacture
JP5427148B2 (ja) * 2010-09-15 2014-02-26 パナソニック株式会社 半導体装置
US9761666B2 (en) * 2011-06-16 2017-09-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Strained channel field effect transistor
CN102315129B (zh) 2011-07-08 2013-01-16 北京大学 一种垂直硅纳米线场效应晶体管的制备方法
US8592276B2 (en) * 2011-07-08 2013-11-26 Peking University Fabrication method of vertical silicon nanowire field effect transistor
US20130020640A1 (en) 2011-07-18 2013-01-24 Chen John Y Semiconductor device structure insulated from a bulk silicon substrate and method of forming the same
US8575708B2 (en) * 2011-10-26 2013-11-05 United Microelectronics Corp. Structure of field effect transistor with fin structure
DE112011106033B4 (de) * 2011-12-23 2019-03-14 Intel Corporation Halbleiterbauelemente mit einer aktiven Germaniumschicht mit darunterliegender Diffusionssperrschicht
JP5580355B2 (ja) * 2012-03-12 2014-08-27 株式会社東芝 半導体装置
US11037923B2 (en) * 2012-06-29 2021-06-15 Intel Corporation Through gate fin isolation
US8497171B1 (en) * 2012-07-05 2013-07-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. FinFET method and structure with embedded underlying anti-punch through layer
US8765533B2 (en) * 2012-12-04 2014-07-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fin-like field effect transistor (FinFET) channel profile engineering method and associated device
US8748940B1 (en) * 2012-12-17 2014-06-10 Intel Corporation Semiconductor devices with germanium-rich active layers and doped transition layers
DE112013006642T5 (de) 2013-03-14 2015-11-05 Intel Corporation Leckageverringerungsstrukturen für Nanodraht-Transistoren

Also Published As

Publication number Publication date
CN105144390A (zh) 2015-12-09
US20140264253A1 (en) 2014-09-18
KR20150130984A (ko) 2015-11-24
GB201514059D0 (en) 2015-09-23
JP2016516298A (ja) 2016-06-02
US9825130B2 (en) 2017-11-21
KR102042476B1 (ko) 2019-11-08
CN105144390B (zh) 2018-11-20
WO2014142856A1 (en) 2014-09-18
DE112013006642T5 (de) 2015-11-05
GB2526463A (en) 2015-11-25
GB2526463B (en) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6312789B2 (ja) ナノワイヤトランジスタのリーク低減構造
JP6672421B2 (ja) シリコン及びシリコンゲルマニウムのナノワイヤ構造
US10847653B2 (en) Semiconductor device having metallic source and drain regions
US20190157411A1 (en) Strained gate-all-around semiconductor devices formed on globally or locally isolated substrates
US9472399B2 (en) Three-dimensional germanium-based semiconductor devices formed on globally or locally isolated substrates

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170410

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170912

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180320

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6312789

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350