硅纳米线围栅器件的制备方法 .pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102142376A

(43)申请公布日2011.08.03

(21)申请号CN201010619474.6

(22)申请日2010.12.31

(71)申请人上海集成电路研发中心有限公司

地址201210上海市浦东新区张江高斯路497号

(72)发明人范春晖周伟

(74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)

代理人郑玮

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

硅纳米线围栅器件的制备方法

(57)摘要

本发明涉及一种硅纳米线围栅器件

的制备方法，包括：提供SOI衬底；依次

形成二氧化硅缓冲层和氮化硅层；定义有

源区，对有源区外的硅膜进行局部氧化处

理，使氧化后的硅膜在有源区的边缘形成

鸟嘴结构；去除氮化硅层和二氧化硅缓冲

层；光刻定义保护源漏并刻蚀硅膜形成

槽，鸟嘴结构下方的硅膜形成硅纳米线；

刻蚀硅膜在局部氧化处理后形成的二氧化

硅和部分埋氧化层，使得硅纳米线悬空；

栅氧氧化，形成围绕硅纳米线的栅介质

层；沉积多晶硅，并刻蚀所述多晶硅形成

围栅；完成源漏注入、二氧化硅隔离层沉

积、接触孔刻蚀以及金属互联引出等常规

CMOS工艺形成硅纳米线围栅器件。本发

明的硅纳米线围栅器件的制备方法在减少

一次光刻的同时，能够简单地制备出硅纳

米线，削减了制造成本并降低了工艺难

度。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供SOI衬底，所述SOI衬底包括单晶硅衬底，覆盖所述单晶硅衬底表面的埋氧

化层和覆盖所述埋氧化层表面的硅膜；

在所述SOI衬底上依次形成二氧化硅缓冲层和氮化硅层，光刻定义有源区并刻蚀

所述有源区以外的所述二氧化硅缓冲层和氮化硅层；

对所述硅膜进行局部氧化处理，形成场氧隔离，使所述有源区的边缘形成鸟嘴结构；

去除所述氮化硅层和所述二氧化硅缓冲层；

光刻定义保护所述有源区的源漏区域的硅膜，刻蚀其余硅膜形成槽，所述鸟嘴结构

下方的硅膜形成硅纳米线；

刻蚀所述硅膜在局部氧化处理后形成的二氧化硅和部分所述埋氧化层，使得所述硅

纳米线悬空；

栅氧氧化，形成围绕所述硅纳米线的栅介质层；

沉积多晶硅，并刻蚀所述多晶硅形成围栅；

源漏注入，沉积二氧化硅隔离层并退火；

在所述二氧化硅隔离层中形成接触孔，沉积金属，光刻并刻蚀所述金属完成栅极、

源极和漏极的金属引出。

2.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，当所述SOI衬

底的硅膜的厚度大于50nm时，在形成所述二氧化硅缓冲层和氮化硅层步骤之前采

用氧化减薄工艺，使所述硅膜的厚度减小到50nm。

3.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，所述SOI衬底

的硅膜的厚度为30～60nm。

4.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，对所述硅膜进

行局部氧化处理的步骤中，所述硅膜被彻底氧化。

5.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，采用各向异性

反应离子刻蚀的方法刻蚀所述硅膜形成槽，以在所述鸟嘴结构下方形成所述硅纳米

线。

6.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，采用各向同性

的湿法刻蚀方法刻蚀所述局部氧化处理后形成的二氧化硅和部分所述埋氧化层，以

使所述的硅纳米线悬空。

7.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，所述硅纳米线

悬空后，对所述硅纳米线进行部分高温干氧氧化，氧化温度不低于1000℃，刻蚀

所述硅纳米线高温氧化形成的二氧化硅，使得所述硅纳米线的截面接近圆形，所述

硅纳米线的直径不超过10nm。

8.如权利要求1所述的硅纳米线围栅器件的制备方法，其特征在于，采用缓冲氢氟

酸溶