[发明专利]形成衬底元件的方法

说明书

有关联邦赞助研究的声明

本发明的一部分依照与美国政府的合同，美国特别行动命令合同号W911QY-66-C-0099。这样，美国政府对于本发明具有确定的权利。

技术领域

本发明涉及一种形成衬底元件的方法，所述衬底元件包括诸如纳米线、晶体管和其他结构之类的半导体元件，还涉及通过这种方法形成的元件。

背景技术

在历史上已经使用金属催化气-液-固(VLS)生长技术执行了诸如纳米线和晶体管之类的电子部件的制造方法，接着是在第二衬底上随后的器件制造。然而，VLS方法限制了能够制造的器件的类型。例如，因为所述结构典型地沿垂直方向，难以对VLS生长晶片上的栅极或其他电极进行构图。此外，难以产生自对准的源极和漏极掺杂结构，所述自对准源极和漏极掺杂结构是传统金属氧化物半导体(MOS)晶体管的标准特征。使用传统VLS技术产生具有轻掺杂漏极区的结构也具有挑战性。通常，VLS产生结构(例如纳米线)的垂直方向阻止在半导体工业中广泛使用的许多标准构图技术。

另外，VLS生长利用金属催化，金属催化通常导致所形成结构的沾污，并且不会允许尺寸控制或者表面平滑度的精确。

因此，所需要的是克服这些缺陷的衬底元件的生产方法。

发明内容

本发明通过提供衬底元件的形成方法满足了上述需求，所述衬底元件包括诸如纳米线和晶体管之类的电子部件。

在实施例中，本发明提出了一种形成一个或更多衬底元件的方法。在合适的实施例中，提供设置在支撑层上的衬底层。然后将一个或更多掩模区设置在所述衬底层上，以覆盖所述衬底层的至少一部分。然后去除一个或更多未覆盖的衬底层部分。接下来，去除所述衬底层下面的至少一部分支撑层，从而形成一个或更多悬置衬底元件，其中所述悬置衬底元件保持附着到所述衬底层(在合适的实施例中，经由一个或更多侧向支撑突出物(support tab))，并且可以在去除之前处理所述悬置衬底元件。然后去除所述衬底元件。

在典型实施例中，所述衬底层包括半导体(例如硅)，以及所述支撑层包括半导体氧化物(例如氧化硅)。在另外的实施例中，所述支撑层包括半导体合金(例如，SiGe)或掺杂半导体(例如，掺杂硅)。在合适的实施例中，这里所述的掩模区是光刻掩模，并且通过刻蚀(包括各向同性刻蚀和各向异性刻蚀)进行各种层的去除。最后的去除步骤也可以包括掩模和刻蚀以去除衬底元件。在其他实施例中，可以使用声波波切割或机械切割来去除衬底元件。

处理衬底元件的方法示例包括：在所述元件上设置各种层，例如绝缘层(例如氧化物层)，以及然后在所述绝缘层上设置栅极层(例如，金属或多晶硅)。附加处理也可以包括所述元件的轻掺杂和重掺杂，以及诸如氮化物层之类的保护层的添加。

本发明也提出了一种通过这里所述的各种工艺制备的纳米线，包括具有半导体核心、氧化物层和金属或多晶硅外壳的纳米线。本发明也提出了一种可以通过本发明的各种工艺制备的晶体管部件。

本发明也提供了一种形成一个或更多衬底元件的方法，其中所述衬底元件在处理期间没有悬置。合适地，提供了在支撑层上设置的衬底层，然后将一个或更多掩模区设置在所述衬底层上，以覆盖至少一部分衬底层。然后去除一个或更多未覆盖的衬底层，从而形成一个或更多衬底元件。然后在去除之前处理(例如沉积各种层，掺杂等等)所述衬底元件。

在以下描述中将阐述本发明的附加特征和优点，并且根据所述描述部分地将是明白的，或者可以通过本发明的实践来学习。通过所述结构来实现或者获得本发明的优点，具体地通过在所写的描述、权利要求以及附图中指出。

应该理解的是前述一般描述和随后详细描述是示例性和解释性的，并且是为了提供对于所要求权利的本发明的进一步解释。

附图说明

结合在此并且形成说明书一部分的附图示出了本发明，并且与所述描述一起进一步用于解释本发明的原理，并且使得本领域普通技术人员能够实现和使用本发明。

图1A-1V示出了根据本发明一个实施例形成衬底元件的方法的示意图。

图1W示出了根据本发明一个实施例在通过声波处理去除之前的衬底元件。

图1X示出了根据本发明一个实施例在通过机械切割去除之前的衬底元件。

图2是根据本发明一个实施例的用于形成衬底元件的另一种方法的流程图。

图3A-3P示出了根据本发明一个实施例的用于形成衬底元件和晶体管元件的方法的示意图。

图4示出了根据本发明一个实施例的用于形成衬底元件和晶体管元件的另一种方法的流程图。