應變堆疊的納米片FET和/或量子阱堆疊的納米片制造技術

示例性實施例提供用于制造具有一個或更多個子堆疊件的納米片堆疊結構。示例性實施例的方面包括：生長一個或更多個子堆疊件的外延晶體初始堆疊件，子堆疊件中的每個具有至少三個層，犧牲層A和具有不同的材料性質的至少兩個不同的非犧牲層B和C；繼續進行納米片器件的制造流程，從而在外延晶體堆疊件的每個端部處形成柱結構，所述柱結構用于在選擇性蝕刻犧牲層之后將納米片保持在適當的位置；相對于所有的非犧牲層B和C選擇性地去除犧牲層A，同時堆疊件中的保留的層通過柱結構保持在適當的位置，使得在去除犧牲層A之后，子堆疊件中的每個包含非犧牲層B和C。

Strain stacked nanosheets FET and / or quantum well stacked nanosheets

An exemplary embodiment is provided for the fabrication of a nano sheet stacking structure with one or more sub stacking pieces. An exemplary embodiment includes: epitaxial crystal growth initial stack of one or more sub stack pieces, each sub stack member has at least three layers, the sacrificial layer is A and has different material properties of the at least two different non sacrificial layers of B and C; the manufacturing process continues nano devices thus, the formation of column structure at each end of the epitaxial crystal stack, the column structure for after selective etching of sacrificial layer nano sheet remains in place; with respect to all non sacrificial layer B and C selectively removing the sacrificial layer A, the reserved stack in the column the structure remains in place after the removal of the sacrificial layer A, each sub stack in B and C containing non sacrificial layer.

【技術實現步驟摘要】
本申請要求于2015年10月21日提交的序號為14/918,954號美國專利申請的優先權，該申請通過引用包含于此。
本專利技術涉及一種應變堆疊的納米片場效應晶體管和/或量子阱堆疊的納米片。
技術介紹
對于未來的CMOS節點，納米片場效應晶體管(FET)是鰭型FET或平面型器件的有吸引力的替代物。在傳統納米片FET方案中，由于針對靜電控制將很薄的納米片作為目標，因此使用單一材料納米片。使包括Si納米片、SiGe納米片或Ge納米片的納米片應變是很難的，使納米片應變會提高許多材料的遷移率。有效地完成應變的納米片的方法將有利于CMOS縮放。另外，通過在具有相鄰的晶體(外延地布置的)層的界面處的勢壘將載流子主要限制于一個或一些層(彼此以外延關系布置的)的量子阱溝道可在傳輸方面占優勢。用于有效地完成QW結構的納米片的方法將有利于CMOS縮放。
技術實現思路
示例性實施例提供用于制造具有一個或更多個子堆疊件的納米片堆疊結構。示例性實施例的方面包括：生長一個或更多個子堆疊件的外延晶體初始堆疊件，子堆疊件中的每個具有至少三個層，犧牲層A和具有不同的材料性質的至少兩個不同的非犧牲層B和C，其中，非犧牲層B和C在所有加工期間保持在與亞穩態對應的熱力學或動力學的臨界厚度以下；其中，犧牲層A僅放置在子堆疊件中的每個的頂部或底部處，子堆疊件中的每個使用犧牲層A中的一個在頂部或底部連接到相鄰的子堆疊件；繼續進行納米片器件的制造流程，從而在外延晶體堆疊件的每個端部處形成柱結構，所述柱結構用于在犧牲層的選擇性蝕刻之后將納米片保持在適當的位置；相對于所有非犧牲層B和C選擇性地去除犧牲層A，同時在堆疊件中保留的層通過柱結構保持在適當的位置，使得在去除犧牲層A之后，子堆疊件中的每個包含非犧牲層B和C。在優選的實施例中，出現在流程中的給定步驟的堆疊件和/或層在所有加工期間保持在熱力學或動力學的(亞穩態的)臨界厚度以下直到完成整個芯片為止。附圖說明通過下面結合附圖進行實施例的描述，本專利技術總體構思的這些和/或其他特征和效用將變得明顯且更容易理解，在附圖中：圖1是示出根據一個實施例的用于制造具有應變和可選的量子阱性質的納米片堆疊結構的工藝的流程圖；圖2中的(a)是示出在外延生長之后的堆疊件的圖；圖2中的(b)是示出通過去除犧牲層(即，在納米片分離之后)形成的納米片結構的圖；圖2中的(c)是示出外加形成柵極堆疊件的層D和層E的納米片結構的圖，所述柵極堆疊件共形地生長/沉積；圖3是示出子堆疊件的替代示例的初始晶體堆疊件的外延生長的圖。具體實施方式現在將對本專利技術總體構思的實施例進行詳細地描述，本專利技術總體構思的示例示出在附圖中，其中，同樣的附圖標記始終表示同樣的元件。參照附圖的同時在下面描述實施例，以解釋本專利技術總體構思。本專利技術的優點和特征及其實現方法可通過參照實施例和附圖的下面詳細的描述而更容易理解。然而，本專利技術總體構思可以以許多不同的形式來實施，并且不應被解釋為局限于在這里闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并且將向本領域技術人員充分地傳達專利技術總體構思的理念，本專利技術總體構思將僅通過權利要求來限定。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區域的厚度。除非這里另外指示或通過上下文明顯地矛盾，否則在描述專利技術的上下文中(特別是在權利要求的上下文中)使用的術語“一個”、“一種”和“所述(該)”以及相似的指示語將解釋為涵蓋單數和復數兩者。除非另有說明，否則術語“包含”、“具有”、“包括”以及“含有”將解釋為開放式術語(即，意思是“包括，但不限于”)。除非另有定義，否則這里使用的所有技術術語和科學術語具有與本專利技術所屬領域的普通技術人員所通常理解的意思相同的意思。注意的是，除非另有規定，否則任何示例以及所有示例或者這里提供的示例性術語的使用僅意圖更好地闡明本專利技術并且不是在專利技術的范圍上的限制。此外，除非另外限定，否則不可過度地解釋在通用辭典中限定的所有術語。示例性實施例提供工藝以制造具有應變和/或量子阱性質的納米片。所述工藝基于包括若干子堆疊件的晶體堆疊件的外延生長。子堆疊件中的每個可包含按照彼此外延的關系的至少三個不同的層A、B和C。所述層中的每個可包含子層(所有都按照外延關系)。在一些實施例中，子堆疊件彼此相同，使得晶體堆疊件重復相同的子堆疊件。圖1是示出根據一個實施例的用于制造具有應變和可選的量子阱性質的納米片堆疊結構的工藝的流程圖。下面描述的加工步驟未必是直接的后續步驟，但包含(在適當的步驟)到用于制造納米片FET器件的已知流程里。所述工藝可以以生長一個或更多個子堆疊件(n個子堆疊件)的外延晶體(薄膜)堆疊件開始，其中，子堆疊件中的每個具有至少三個層，犧牲層A和具有不同材料性質的至少兩個不同的非犧牲層B和C，其中，非犧牲層B和C在所有加工期間保持在與亞穩態對應的熱力學或動力學的臨界厚度以下(塊100)。在優選的實施例中，出現在流程中的給定步驟的堆疊件和/或層在所有加工期間保持在熱力學或動力學的(亞穩態的)臨界厚度以下直到完成整個芯片為止。另外，初始堆疊件200形成為使得犧牲層A僅放置在子堆疊件202中的每個的頂部或底部，n個子堆疊件202中的每個使用犧牲層A中的一個在所述頂部或所述底部連接到相鄰的子堆疊件。圖2中的(a)是示出形成納米片結構的初始晶體堆疊件的外延生長的圖。初始堆疊件200示出為包括n個子堆疊件202，其中，子堆疊件202中的每個包括至少三個層，犧牲層A和至少兩個不同的非犧牲層B和C，其中，犧牲層和非犧牲層可具有不同的材料性質。子堆疊件202可彼此不同并且它們的準確的層順序、材料和厚度可不同。在另一實施例中，每層也可包括子層(未示出)。在一個實施例中，子堆疊件202可彼此相同使得晶體堆疊件包括相同子堆疊件的重復。在可選的實施例中，如下面在圖3中所示，子堆疊件202中的至少一個的結構可改變。在圖2中的(a)中示出的示例中，堆疊件相同并且堆疊件具有犧牲層A的最終蓋204。再次參照圖1，納米片FET器件的制造繼續，從而在外延晶體堆疊件的每個端部(源極和漏極)處形成柱結構，所述柱結構將在犧牲層的選擇性蝕刻之后使納米片保持在適當的位置(塊102)。相對于所有的非犧牲層B和C，犧牲層A接著被選擇性地去除，同時堆疊件200中的保留層通過柱結構保持在適當的位置，使得在去除犧牲A之后，子堆疊件中的每個包含非犧牲層B和C(塊106)。堆疊件200可設計成使得在每個子堆疊件中的層A能夠相對于堆疊件中的所有其他層在蝕刻工藝(例如，濕法蝕刻)中被選擇性地去除(即，蝕刻工藝在比B和C高的速率下蝕刻A)。圖2中的(b)示出在去除犧牲層A之后的堆疊件，其中，非犧牲層B和C保留在每個子堆疊件202中。在圖2中的(b)中的圖是省略了源極和漏極端部柱結構(在圖中示出的部分向左和向右)的納米片結構的中心部分的示意剖視圖。應該理解的是，電流流動方向是水平的和橫向的。在一些實施例中，每個子堆疊件202中的層A、層B和層C為按照彼此外延的關系，每層的子層(如果有的話)也全部為按照外延關系。在優選的實施例中，堆疊件設計為使得在給定步驟給出出現在堆疊件中的層的組合的情況下，堆疊件和所有層在所有加工期間保持在熱力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造納米片堆疊結構的方法，所述納米片堆疊結構具有一個或更多個子堆疊件，所述方法包括下述步驟：生長一個或更多個子堆疊件的外延晶體初始堆疊件，子堆疊件中的每個具有至少三個層，犧牲層A和具有不同的材料性質的至少兩個不同的非犧牲層B和C，其中，非犧牲層B和C在所有加工期間保持在與亞穩態對應的熱力學或動力學的臨界厚度以下，其中，犧牲層A僅放置在子堆疊件中的每個的頂部或底部處，子堆疊件中的每個使用犧牲層A中的一個在頂部或底部處連接到相鄰的子堆疊件；繼續進行納米片器件的制造流程，從而在外延晶體堆疊件的每個端部處形成柱結構，所述柱結構用于在選擇性蝕刻犧牲層之后將納米片保持在適當的位置；以及相對于所有的非犧牲層B和C選擇性地去除犧牲層A，同時堆疊件中的保留的層B和C通過柱結構保持在適當的位置，使得在去除犧牲層A之后，子堆疊件中的每個包含非犧牲層B和C。

【技術特征摘要】
2015.10.21 US 14/918,9541.一種制造納米片堆疊結構的方法，所述納米片堆疊結構具有一個或更多個子堆疊件，所述方法包括下述步驟：生長一個或更多個子堆疊件的外延晶體初始堆疊件，子堆疊件中的每個具有至少三個層，犧牲層A和具有不同的材料性質的至少兩個不同的非犧牲層B和C，其中，非犧牲層B和C在所有加工期間保持在與亞穩態對應的熱力學或動力學的臨界厚度以下，其中，犧牲層A僅放置在子堆疊件中的每個的頂部或底部處，子堆疊件中的每個使用犧牲層A中的一個在頂部或底部處連接到相鄰的子堆疊件；繼續進行納米片器件的制造流程，從而在外延晶體堆疊件的每個端部處形成柱結構，所述柱結構用于在選擇性蝕刻犧牲層之后將納米片保持在適當的位置；以及相對于所有的非犧牲層B和C選擇性地去除犧牲層A，同時堆疊件中的保留的層B和C通過柱結構保持在適當的位置，使得在去除犧牲層A之后，子堆疊件中的每個包含非犧牲層B和C。2.如權利要求1所述的方法，其中，選擇性地去除犧牲層A的步驟使用濕法蝕刻工藝來完成。3.如權利要求1所述的方法，其中，初始堆疊件的所有層包括具有小于10％的晶格失配的材料。4.如權利要求1所述的方法，其中，初始堆疊件的所有層包括具有小于5％的晶格失配的材料。5.如權利要求1所述的方法，其中，堆疊件中的所有層在整個制造工藝中保持基本上相同的晶格常數。6.如權利要求5所述的方法，其中，在選擇性地去除犧牲層A之后保留在每個子堆疊件中的所述至少兩個非犧牲層包括在松弛狀態下時具有不同的晶格常數的材料。7.如權利要求5所述的方法，其中，納米片結構用作MOSFET器件的溝道區的部分，其中，在選擇性地去除層A之后保留在每個子堆疊件中的所述至少兩個非犧牲層包括對于MOSFET中的主要載流子具有至少0.15eV的能帶邊緣階躍的半導體材料。8.如權利要求5所述的方法，其中，納米片結構用作MOSFET器件的溝道區的部分，其中，在選擇性地去除犧牲層A之后保留在每個子堆疊件中的所述至少兩個非犧牲層包括在松弛狀態下時具有不同的晶格常數的材料。9.如權利要求8所述的方法，其中，層A包括SiGe合金，其中，層B和層C包括具有比層A低的Ge含量的SiGe合金，其中，層B和層C具有不同的Ge含量。10.如權利要求9所述的方法，其中，層A包括90％或更高的Ge含量的SiGe合金，層B包括40％-80％的Ge的中間Ge含量的SiGe合金，層C包括小于20％的Ge的SiGe合金。11.如權利要求10所述的方法，其中，在去除層A之后，子堆疊件具有包括底層B、中心層C和頂層B的結構。12.如權利要求11所述的方法，其中，層C為3nm至4nm厚，層B為2nm至3nm厚，層A為至少10nm厚。13.如權利要求8所述的方法，其中，子堆疊件中的至少一個包括犧牲層A、非犧牲層B和非犧牲層C1和C2，其中，層A包括90％的Ge或更高的S...

【專利技術屬性】
技術研發人員：豪爾赫·A·基特，博爾納·J·奧布拉多維奇，羅伯特·C·鮑文，馬克·S·羅德，
申請(專利權)人：三星電子株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國;KR