半导体元件的制作方法技术

一种半导体元件的制作方法，包括在一半导体基板上磊晶生长多个长条形半导体结构的第一部分，长条形半导体结构垂直于此基板延伸。方法进一步包括在基板上形成栅极层，栅极层与长条形半导体结构接触。方法进一步包括在栅极层及长条形半导体结构上执行平坦化制程，及磊晶生长多个长条形半导体结构的第二部分，第二部分包含与第一部分不同的材料。

Method for manufacturing semiconductor element

A method of manufacturing a semiconductor element includes a first portion of a plurality of elongated semiconductor structures epitaxially grown on a semi conductor substrate, and a long strip semiconductor structure extending perpendicularly to the substrate. The method further comprises forming a gate layer on the substrate, and the gate layer contacting the long strip semiconductor structure. The method further includes performing planarization process in gate layer and strip semiconductor epitaxial growth structure, and a plurality of elongate second portion of the semiconductor structure, the second part contains the first part with different materials.

【技术实现步骤摘要】
半导体元件的制作方法
本揭露是关于一种半导体元件的制作方法。
技术介绍
在半导体集成电路(integratedcircuit；IC)工业中，IC材料及设计的技术进步已产生数代IC，其中每一代均具有与前一代相比较小且较复杂的电路。在IC进化过程中，功能密度(即每晶片面积的互连装置数目)已大体上增加，同时几何尺寸(即可使用制造制程产生的最小元件(或接线))已减小。此按比例减小制程通常通过增加生产效率及降低相关联的成本来提供益处。此按比例减小亦已增加IC处理及制造的复杂性。集成电路中的一种类型的元件为纳米接线。纳米接线为可用作晶体管的部分的长条形的半导体结构。特定言之，纳米接线的部分可经掺杂以形成源极及漏极区域。另外，可形成栅极层以使得其在纳米接线的源极与漏极区域之间的通道区域上围绕纳米接线。纳米接线可以多种方式形成。通常，使用磊晶制程来生长纳米接线。大体上，使用单个磊晶制程同时生长多个纳米接线。但归因于各种制程特征，在磊晶制程完成之后，纳米接线中的每一者可能不具有相同的高度。为达成较佳装置操作，理想的是这些纳米接线具有实质上类似的高度。
技术实现思路
本揭露的一实施例提供了一种半导体元件的制作方法，方法包括在半导体基板上磊晶生长多个长条形半导体结构的第一部分，长条形半导体结构垂直于基板延伸。方法进一步包括在基板上形成栅极层，栅极层与长条形半导体结构接触。方法进一步包括在栅极层及长条形半导体结构上执行平坦化制程，及磊晶生长多个长条形半导体结构的第二部分，第二部分包含与第一部分不同的材料。附图说明当结合随附附图阅读时，自以下详细描述将最佳地理解本专利技术的态样。应注意，根据工业中的标准实务，各特征并非按比例绘制。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各种特征的尺寸。图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G、图1H、图1I及图1J为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于形成具有实质上类似高度的纳米接线的说明性制程的附图；图2A及图2B为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于形成在栅极层边缘下方具有接面的双材料纳米接线的说明性制程的附图；图3A及图3B为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于以金属栅极层替代虚设栅极层的说明性制程的附图；图4A、图4B、图4C及图4D为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于形成研磨停止柱以控制纳米接线高度的说明性制程的附图；图5为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的具有不同高度的研磨停止柱的附图；图6A、图6B、图6C及图6D为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于形成N型及P型纳米接线的说明性制程的附图；图7为显示根据本文所描述的原理的一个实施例的用于制造具有实质上共面接面的双材料长条形半导体结构的说明性方法的流程图。具体实施方式以下揭示内容提供许多不同实施例或实施例用于实施所提供标的物的不同特征。下文描述元件及布置的特定实施例以简化本专利技术。当然，这些仅为实施例且并不意欲为限制性。举例而言，以下描述中在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包括以直接接触形成第一及第二特征的实施例，且亦可包括可在第一与第二特征之间形成额外特征以使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本专利技术可在各种实施例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简明性及清晰的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。此外，为便于描述，本文可使用空间相对性术语(诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者)来描述附图中所说明的一个部件或特征与另一部件(或多个部件)或特征(或多个特征)的关系。除了附图中所描绘的定向外，空间相对性术语意欲包含在使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其他方式定向(旋转90度或其他定向)且因此可同样地解释本文所使用的空间相对性描述词。如上文所描述，归因于各种磊晶制程特征，在磊晶制程完成之后，纳米接线中的每一者可能不具有相同的高度。为达成较佳装置操作，理想的是这些纳米接线具有实质上类似的高度。本文所描述的方法揭示产生具有实质上类似高度的纳米接线的制造制程。根据一个实施例，在基板上形成双材料长条形半导体结构(例如，纳米接线)。另外，在长条形半导体结构的两种不同的半导体材料之间的接面实质上共面。在一个实施例中，第一磊晶制程用于形成长条形半导体结构的下部。如上文所描述，这些磊晶制程产生具有不同高度的半导体结构。为使长条形半导体结构的高度平坦化，首先沉积栅极层以使得其覆盖长条形半导体结构中的每一者。随后，执行平坦化制程(诸如化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing；CMP)制程)以使得将栅极层减小至所要高度。另外，平坦化制程减小长条形半导体结构中的每一者的高度以匹配栅极层的高度。因此，在平坦化制程之后，长条形栅极结构中的每一者具有类似高度。可随后使用磊晶生长制程在下部的顶部上形成长条形半导体结构的上部。图1A至图1J为显示用于形成具有实质上类似高度的纳米接线的说明性制程。图1A说明半导体基板102及图案化模板层104。半导体基板102可由多种半导体材料构成，诸如硅、锗、砷化镓、磷化铟及砷化铟。在一些实施例中，半导体基板102为半导体晶圆。模板层104可通过使基板102的某些区域曝露于磊晶生长制程来充当模板，如将在下文中更详细地描述。模板层104可由多种材料构成。这些材料可为介电材料。这些材料可包括例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)或其任何组合。可通过首先在半导体基板102上沉积材料形成模板层104。随后，可使用各种微影术技术将模板层104图案化。举例而言，可沉积光阻剂且使用光罩使其曝露于光源。随后，可使光阻剂显影以使得图案使下层模板层104曝露于蚀刻制程。模板层104可具有在约2纳米至40纳米(nm)范围内的厚度。图1B说明形成多个长条形半导体结构106的磊晶生长制程108。长条形半导体结构106可为最终将形成的全部的长条形半导体结构的下部。磊晶生长制程包括在晶体基板上形成晶体结构。此处，晶体基板为半导体基板102。形成的晶体结构为长条形半导体结构106。长条形半导体结构106仅在基板102的经由模板层104曝露的部分上生长。如所说明，归因于磊晶生长制程108的性质，不同的结构可能以不同的速率生长。因此，当磊晶制程108完成时，长条形半导体结构106可能具有不同的高度。长条形半导体结构106可由多种材料构成。这些材料可包括例如硅、锗、硅锗、砷化铟、砷化铟镓、锑化铟及锑化铟镓。另外，可掺杂长条形半导体结构106。长条形半导体结构的掺杂可原位发生。所用掺杂剂的类型是基于待形成的晶体管的类型。另外，原位掺杂可随着磊晶生长制程108进行而变化。举例而言，原位掺杂可随着磊晶生长制程108进行而停止及重新开始。在一些情况下，可将掺杂分布分级。然而，在一些实施例中，可将掺杂分布分阶梯。另外，原位掺杂可在磊晶生长制程108期间改变掺杂剂类型。长条形半导体结构106的掺杂浓度可在约1x1015cm3至5x1020cm3范围内。在一些实施例中，若长条形半导体结构106包括两种不同的材料(诸如硅锗)，则一种材料与另一种材料的比率可在制程期间逐渐地改变。因此，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的制作方法，其特征在于，包含：在一半导体基板上磊晶生长多个长条形半导体结构的第一部分，所述多个长条形半导体结构垂直于该基板延伸；在该基板上形成一栅极层，该栅极层与所述多个长条形半导体结构接触；在该栅极层及所述多个长条形半导体结构上执行一平坦化制程；及磊晶生长所述多个长条形半导体结构的第二部分，所述第二部分包含与所述第一部分不同的一材料。

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 14/927,8221.一种半导体元件的制作方法，其特征在于，包含：在一半导体基板上磊晶生长多个长条形半导体结构的第一部分，所述多个长条形半导体结构垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查·肯尼斯·奥克兰，布莱戴恩杜瑞兹，马克范达尔，马汀克里斯多福荷兰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71