[发明专利]一种应变垂直MOS器件的制造方法

权利要求书

1.一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在半导体衬底上进行涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜，完成图形转移；

（2）对完成图形转移后的半导体衬底进行金属溅射、剥离，利用lift-off技术形成金属掩膜；

（3）采用等离子体耦合技术对形成金属掩膜后的半导体衬底进行刻蚀，形成硅柱；

（4）采用干法氧化、湿法刻蚀减小硅柱直径至小于30纳米，然后高温退火制备硅纳米线；

（5）在半导体衬底上硅纳米线的周围生长用作场效应晶体管的栅介质的氧化层；

（6）在氧化层外淀积多晶硅，并对多晶硅采用离子注入法进行重掺杂、退火，激活杂质离子，并以氮化硅层为掩蔽，刻蚀形成环状栅极；

（7）在环状栅极外围淀积应力氮化硅薄膜，形成应力衬垫层（5），以金属Al为掩蔽层，刻蚀应力衬垫层（5）；

（8）对半导体衬底进行离子注入，形成漏端n-掺杂区（10）；

（9）在半导体衬底上淀积氧化硅，以金属Al为掩蔽刻蚀氧化硅介质层，对半导体衬底的外围环状区域进行离子注入，形成漏端n+掺杂区（2）；

（10）在半导体衬底上淀积多晶硅，形成漏导电层（3），刻蚀掉氮化硅层，对硅纳米线上部进行P+离子注入，形成Halo掺杂结构；对硅柱进行n型离子注入，高温退火，形成源端；

（11）在半导体衬底表面淀积氧化硅层，并采用化学机械平坦化方法进行平坦化，以光刻胶为掩蔽层，淀积金属和合金（11），得到应变垂直MOS器件。

2.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底的材料为Si、Ge、GaAs或II-VI、III-V、IV-IV族的二元或三元化合物半导体。

3.根据权利要求1或2所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底的材料为p型Si或n型Si。

4.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）中涂胶采用ZEP520A型电子束正性光刻胶，胶层厚度为340nm；前烘的温度为180℃，时间为3min；曝光采用CABL9000C电子束曝光系统，曝光计量0.4μs；显影是在室温下、ZED-N50溶液中，显影1min；坚膜是在120℃温度下后烘3min；步骤（2）中金属溅射采用多靶材溅射系统，并且溅射的金属采用金属Al。

5.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中刻蚀采用干法刻蚀，并且是采用钝化/刻蚀的化学平衡方法来实现的。

6.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（4）中制备硅纳米线的具体过程为：在氮气气氛下，于1200℃下进行干氧氧化后腐蚀，并重复氧化、腐蚀的操作至硅柱直径小于30nm，再采用氢气退火以去除纳米线拐角。

7.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（5）中生长用作场效应晶体管的栅介质的氧化层的条件为：在900℃～1200℃下干法氧化，氧化层厚度为2～5nm。

8.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（6）中沉积采用低压化学气相进行淀积；采用离子注入法注入的离子为磷离子，退火是在氮气气氛中于900～1100℃下进行。

9.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（7）中沉积采用PECVD法进行淀积；所述步骤（8）中离子注入采用砷离子注入，注入能量为10keV，注入剂量为1x10¹³cm^-2。

10.根据权利要求1所述的一种应变垂直MOS器件的制造方法，其特征在于，所述步骤（9）中离子注入采用砷离子注入，注入能量为15keV，注入剂量为1x10¹⁵cm^-2。