垂直全環(huán)柵器件系統(tǒng)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述的技術(shù)一般地涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地，涉及半導(dǎo)體器件的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件的部件尺寸的不斷縮小(如，進(jìn)入亞50nm領(lǐng)域)，在傳統(tǒng)的平面器件中諸如短溝道效應(yīng)和差的亞閾值特性的多種問(wèn)題通常變得很嚴(yán)重。需要具有增強(qiáng)性能的諸如全環(huán)柵(GAA)器件的新穎的器件幾何構(gòu)型，以朝向更大的封裝密度的器件和電路的方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了一種在襯底上制造納米線器件的方法，所述方法包括:在襯底上形成納米線，所述納米線相對(duì)于所述襯底基本上垂直延伸，并且所述納米線設(shè)置在頂部源極/漏極區(qū)和底部源極/漏極區(qū)之間；在所述底部源極/漏極區(qū)上形成第一介電材料；在所述第一介電材料上形成第二介電材料；執(zhí)行第一蝕刻工藝，以去除部分所述第一介電材料和部分所述第二介電材料，以暴露部分所述底部源極/漏極區(qū)；執(zhí)行第二蝕刻工藝，以去除所述第一介電材料的位于所述第二介電材料下面的一部分，以進(jìn)一步地暴露所述底部源極/漏極區(qū)；在所述暴露的底部源極/漏極區(qū)上形成第一含金屬材料；以及對(duì)所述第一含金屬材料和所述底部源極/漏極區(qū)執(zhí)行退火，以形成底部接觸區(qū)。
[0004]在該方法中，在所述第二蝕刻工藝期間，所述第一介電材料具有第一蝕刻速率；以及在所述第二蝕刻工藝期間，所述第二介電材料具有第二蝕刻速率，所述第二蝕刻速率小于所述第一蝕刻速率。
[0005]在該方法中，所述第一介電材料包括氧化物；以及所述第二介電材料包括以下材料中的一種或多種:氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(S1C)和碳氮氧化娃(S1CN)。
[0006]在該方法中，通過(guò)離子注入幾乎同時(shí)形成所述頂部源極/漏極區(qū)和所述底部源極
/漏極區(qū)。
[0007]在該方法中，在所述離子注入之后形成所述第一介電材料。
[0008]該方法還包括:在所述納米線上形成柵極介電材料；以及在所述柵極介電材料上形成導(dǎo)電材料；其中，基于所述第一介電材料和所述第二介電材料形成隔離層，以將所述導(dǎo)電材料與所述底部源極/漏極區(qū)分離。
[0009]該方法還包括:在所述頂部源極/漏極區(qū)上形成第二含金屬材料；以及對(duì)所述第二含金屬材料和所述頂部源極/漏極區(qū)執(zhí)行退火，以形成頂部接觸區(qū)。
[0010]在該方法中，所述襯底包括以下材料中的一種或多種:娃、硅鍺、鍺和ΙΙΙ-ν族材料。[0011 ] 在該方法中，通過(guò)沉積形成所述第一含金屬材料。
[0012]在該方法中，通過(guò)硅化工藝形成所述底部接觸區(qū)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在襯底上制造納米線器件的方法，所述方法包括:在襯底上形成納米線，所述納米線相對(duì)于所述襯底基本上垂直延伸，并且所述納米線設(shè)置在頂部源極/漏極區(qū)和底部源極/漏極區(qū)之間；在所述納米線上形成柵極介電材料；在所述柵極介電材料上形成導(dǎo)電材料；在所述頂部源極/漏極區(qū)上形成第一含金屬材料；對(duì)所述第一含金屬材料和所述頂部源極/漏極區(qū)執(zhí)行退火，以形成頂部接觸區(qū)；在所述底部源極/漏極區(qū)上形成第二含金屬材料；以及對(duì)所述第二含金屬材料和所述底部源極/漏極區(qū)執(zhí)行退火，以形成底部接觸區(qū)。
[0014]在該方法中，在所述底部源極/漏極區(qū)上形成第二含金屬材料包括:在所述底部源極/漏極區(qū)上形成第一介電材料；在所述第一介電材料上形成第二介電材料；執(zhí)行第一蝕刻工藝，以去除部分所述第一介電材料和部分所述第二介電材料，從而暴露部分底部源極/漏極區(qū)；執(zhí)行第二蝕刻工藝，以去除所述第一介電材料的位于所述第二介電材料下面的一部分，以進(jìn)一步地暴露所述底部源極/漏極區(qū)；以及在所述暴露的底部源極/漏極區(qū)上形成所述第二含金屬材料。
[0015]在該方法中，在所述第二蝕刻工藝期間，所述第一介電材料具有第一蝕刻速率；以及在所述第二蝕刻工藝期間，所述第二介電材料具有第二蝕刻速率，所述第二蝕刻速率小于所述第一蝕刻速率。
[0016]在該方法中，所述第一介電材料包括氧化物；以及所述第二介電材料包括以下材料中的一種或多種:氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(S1C)和碳氮氧化娃(S1CN)。
[0017]在該方法中，通過(guò)離子注入幾乎同時(shí)形成所述頂部源極/漏極區(qū)和所述底部源極
/漏極區(qū)。
[0018]在該方法中，所述襯底包括以下材料中的一種或多種:娃、硅鍺、鍺和II1-V族材料。
[0019]在該方法中，通過(guò)沉積形成所述第二含金屬材料。
[0020]在該方法中，通過(guò)硅化工藝形成所述底部接觸區(qū)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種結(jié)構(gòu)，包括:第一納米線，形成在襯底上，所述第一納米線相對(duì)于所述襯底基本上垂直延伸，并且所述第一納米線設(shè)置在第一頂部源極/漏極區(qū)和第一底部源極/漏極區(qū)之間；第二納米線，形成在所述襯底上，所述第二納米線相對(duì)于所述襯底基本上垂直延伸，并且所述第二納米線設(shè)置在第二頂部源極/漏極區(qū)和第二底部源極/漏極區(qū)之間；淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)，形成在所述第一底部源極/漏極區(qū)和所述第二底部源極/漏極區(qū)之間；第一接觸區(qū)，形成在所述第一底部源極/漏極區(qū)上，其中，所述第一接觸區(qū)鄰近所述STI結(jié)構(gòu)上的第一含金屬材料；以及第二接觸區(qū)，形成在所述第二底部源極/漏極區(qū)上，其中，所述第二接觸區(qū)鄰近所述第一含金屬材料。
[0022]在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)硅化工藝形成包括所述第一底部源極/漏極區(qū)和第二含金屬材料的所述第一接觸區(qū)；通過(guò)硅化工藝形成包括所述第二底部源極/漏極區(qū)和所述第二含金屬材料的所述第二接觸區(qū)；以及所述第一含金屬材料對(duì)應(yīng)于所述硅化工藝之后剩余的第二含金屬材料的部分。
【附圖說(shuō)明】
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0024]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的全環(huán)柵(GAA)器件結(jié)構(gòu)的示圖。
[0025]圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的納米線晶體管的示例性示圖。
[0026]圖3(A)至圖8(E)示出了根據(jù)一些實(shí)施例的在襯底上制造多個(gè)納米線晶體管的工藝的示例性示圖，其中，在工藝的前期階段，在該襯底上形成底部源極/漏極接觸區(qū)。
[0027]圖9㈧至圖11(E)示出了根據(jù)一些實(shí)施例的在襯底上制造多個(gè)納米線晶體管的另一工藝的示例性示圖，其中，在工藝的后期階段，在襯底上形成底部源極/漏極接觸區(qū)。
[0028]圖12(A)和圖12(B)分別示出了根據(jù)一些實(shí)施例的形成于制造工藝的前期階段的底部源極/漏極接觸區(qū)和形成于制造工藝的后期階段的底部源極/漏極接觸區(qū)的示例性示圖。
[0029]圖13示出了根據(jù)一些實(shí)施例的形成納米線器件的底部源極/漏極接觸區(qū)的示例性流程圖。
[0030]圖14示出了根據(jù)一些實(shí)施例的形成納米線器件的底部源極/漏極接觸區(qū)的另一示例性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗糜趯?shí)現(xiàn)所提供主題的不同部件。以下將描述組件和布置的特定實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不意欲限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0032]此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…上”、“在…中”、等空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意欲包括使用或操作過(guò)程中的器件的不同方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關(guān)系描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。
[0033]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的全環(huán)柵(GAA)器件結(jié)構(gòu)的示例性示圖。如圖1所示，GAA器件結(jié)構(gòu)10包括柵極層12和溝道結(jié)構(gòu)14，其中柵極層12圍繞溝道結(jié)構(gòu)14。具體地，可實(shí)施GAA器件結(jié)構(gòu)10，以制造諸如納米線晶體管的GAA器件。
[0034]圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的納米線晶體管的示例性示圖。如圖2所示，形成納米線10