本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種砷化鎵納米線的制作方法，應(yīng)用于高性能III-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)。
背景技術(shù)：
Ⅲ-Ⅴ化合物半導(dǎo)體材料相對(duì)硅材料而言，具有高載流子遷移率、大的禁帶寬度等優(yōu)點(diǎn)，而且在熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等方面都有很好的特性。近年來(lái)，隨著III-V族MOSFET器件研究的不斷推進(jìn)，III-V族MOS界面特性取得了巨大進(jìn)展，界面態(tài)密度已經(jīng)降低到1-3×1011eV·cm-2；III-V族MOS器件的結(jié)構(gòu)已經(jīng)從平面器件逐步推進(jìn)到納米線MOS器件。最新研究報(bào)道表明：硅基半導(dǎo)體器件在10納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)以后的器件結(jié)構(gòu)可能是FinFET器件或者納米線器件結(jié)構(gòu)。然而III-V族半導(dǎo)體由于其各晶向的腐蝕異性，造成了制作納米線的困難。因此，需要一種新的途徑在III-V族半導(dǎo)體材料上實(shí)現(xiàn)納米線結(jié)構(gòu)，以滿足高性能III-V族半導(dǎo)體納米線MOS器件技術(shù)的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的主要目的是提供一種砷化鎵納米線的制作方法，以實(shí)現(xiàn)以砷化鎵納米為溝道的CMOS器件，提高器件的柵控性能和良好的溝道表面特性，降低表面粗糙度散射，提高M(jìn)OS器件的遷移率特性，以滿足高性能III-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)的要求。
(二)技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種砷化鎵納米線的制作方法。其制作步驟依次是：
(1)準(zhǔn)備一砷化鎵襯底上外延有50納米厚InGaP緩沖層和50納米厚的砷化鎵溝道層的晶圓片；
(2)在砷化鎵溝道層中刻蝕出50納米寬的脊?fàn)顖D形；
(3)在臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的處理；
(4)采用濃鹽酸清洗1分鐘，稀鹽酸清洗2分鐘，腐蝕去掉GaAs納米線下的InGaP層；
(5)在臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的臭氧處理；
(6)采用濃鹽酸清洗1分鐘，稀鹽酸清洗2分鐘；
(7)在臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的臭氧處理，再采用稀釋的磷酸進(jìn)行清洗的方法處理5-10次，采用該種方法對(duì)GaAs納米線進(jìn)行細(xì)化；
在上述方案中，臭氧去膠機(jī)中，利用臭氧氧化砷化鎵材料時(shí)，要對(duì)去膠機(jī)進(jìn)行預(yù)開(kāi)機(jī)，開(kāi)機(jī)5分鐘以后，放入樣品，以保證氧化速率的一致性。
在上述方案中，稀釋的鹽酸溶液的配比為鹽酸：水＝1：10。
在上述方案中，稀釋的磷酸溶液的配比為磷酸：水＝1：10。
在上述方案中，砷化鎵納米線的寬度從50納米依據(jù)臭氧處理和稀磷酸腐蝕這一循環(huán)次數(shù)，該種腐蝕方法為數(shù)字腐蝕，每次腐蝕的砷化鎵厚度為2納米，腐蝕10次，砷化鎵納米線的寬度可以降低到10納米左右。
(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供的一種GaAs納米線結(jié)構(gòu)的制作方法，利用InGaP材料作為緩沖層和底部犧牲層，采用ICP刻蝕和鹽酸腐蝕的方法在半導(dǎo)體基片上初步實(shí)現(xiàn)較寬的砷化鎵納米線結(jié)構(gòu)，然后再利用臭氧氧化的方法氧化砷化鎵納米線，用稀釋鹽酸溶液和稀釋磷酸溶液腐蝕被氧化的砷化鎵表層，采用這種緩慢的數(shù)字腐蝕方法腐蝕細(xì)化砷化鎵納米線。以制作滿足高性能III-V族半導(dǎo)體CMOS技術(shù)對(duì)砷化鎵納米線在形狀、寬度、表面粗糙度和直徑等方面的要求。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提供的制作GaAs納米線的工藝流程示意圖；
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施例提供了一種砷化鎵納米線結(jié)構(gòu)的制作方法。其制作步驟依次是：
(1)準(zhǔn)備一砷化鎵襯底上外延有50納米厚In0.49Ga0.51P緩沖層和50納米厚的砷化鎵溝道層的晶圓片，其中InGaP與GaAs的摻雜類型都是N型，摻雜雜質(zhì)為硅，摻雜濃度為4×1017cm-3；
(2)在準(zhǔn)備好的生長(zhǎng)有InGaP和砷化鎵的晶圓片上刻蝕出50納米寬的脊?fàn)顖D形，刻蝕深度為100納米，采用的掩膜為SiO2掩膜，刻蝕方法為ICP干法刻蝕，刻蝕氣體為Cl2/BCl3，刻蝕完成后，采用HF酸溶液腐蝕掉SiO2掩膜；
(3)將刻蝕完成的晶圓片放入臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的處理，在處理前，將去膠機(jī)預(yù)開(kāi)機(jī)20分鐘；
(4)采用濃鹽酸清洗1分鐘，稀鹽酸清洗2分鐘，腐蝕去掉GaAs納米線下的InGaP層；
(5)在臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的臭氧處理，在處理前去膠機(jī)要預(yù)開(kāi)機(jī)20分鐘；
(6)采用濃鹽酸清洗1分鐘，稀鹽酸清洗2分鐘，在兩次處理之間要將晶圓片放置在去離子水中至少3分鐘；
(7)在臭氧去膠機(jī)中進(jìn)行20分鐘的臭氧處理，再采用稀釋的磷酸進(jìn)行清洗的方法處理5-10次，采用該種方法對(duì)GaAs納米線進(jìn)行細(xì)化。
在本實(shí)施例中，臭氧去膠機(jī)中，利用臭氧氧化砷化鎵材料時(shí)，為了保證整個(gè)過(guò)程比較清潔，應(yīng)確保在整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有其他工藝對(duì)該工藝進(jìn)行打斷。
在本實(shí)施例中，稀釋的鹽酸溶液的配比為鹽酸：水＝1：10。
在本實(shí)施例中，稀釋的磷酸溶液的配比為磷酸：水＝1：10。
在本實(shí)施例中，砷化鎵納米線的寬度從50納米依據(jù)臭氧處理和稀磷酸腐蝕這一循環(huán)次數(shù)，該種腐蝕方法為數(shù)字腐蝕，每次腐蝕的砷化鎵厚度為2納米，腐蝕10次，砷化鎵納米線的寬度可以降低到10納米左右。
在本實(shí)施例中，為保證納米線的良率，所有工序沒(méi)有采用超聲和氮?dú)獯蹈?，采用甩干的方式，將晶圓片甩干即可。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。