半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述衬底上形成金刚石膜；对所述金刚石膜进行刻蚀，以形成延伸到所述衬底的沟槽；在形成的沟槽中的衬底上外延生长半导体材料，以形成半导体鳍片；去除金刚石膜的一部分以露出所述半导体鳍片的上部。本公开能够改善器件的自热效应。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
随着器件尺寸的缩小，鳍式场效应晶体管(FinFieldEffectTransistor，FinFET)由于具有良好的栅控制能力而得到了广泛应用。然而，与平面器件晶体管相比，FinFET的三维结构比较复杂，自热效应(self-heatingeffect)严重，散热较差，从而影响器件的稳定性。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种新颖的半导体装置及其制造方法，改善器件的自热效应和散热，和/或提高器件的稳定性。根据本公开的一个实施例，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述衬底上形成金刚石膜；对所述金刚石膜进行刻蚀，以形成延伸到所述衬底的沟槽；在形成的沟槽中的衬底上外延生长半导体材料，以形成半导体鳍片；去除金刚石膜的一部分以露出所述半导体鳍片的上部。在一个实施方式中，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽；所述半导体鳍片包括：在所述第一沟槽中的第一半导体鳍片，所述第一半导体鳍片用于形成N型半导体器件；以及在所述第二沟槽中的第二半导体鳍片，所述第二半导体鳍片用于形成P型半导体器件。在一个实施方式中，所述方法还包括：在所述半导体鳍片上形成第一栅极结构，所述第一栅极结构包括包绕在所露出的半导体鳍片的一部分上的第一栅极介质层和在所述第一栅极介质层上的第一栅极。在一个实施方式中，所述方法还包括：形成用于所述第一栅极结构的间隔物，所述间隔物还覆盖所述半导体鳍片的未被所述第一栅极结构覆盖的部分的侧壁。在一个实施方式中，所述方法还包括：在所述第一栅极结构两侧的半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区。在一个实施方式中，所述半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片；所述方法还包括：在第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片和第二半导体鳍片的上表面和侧面形成牺牲层；在第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片和第二半导体鳍片的侧面形成的牺牲层上形成间隔物；去除第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片的上表面的牺牲层；在露出的第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区；去除第一栅极结构两侧的第二半导体鳍片的上表面的牺牲层；在露出的第一栅极结构两侧的第二半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区。在一个实施方式中，所述方法还包括：形成层间介质层以覆盖所述第一栅极结构、露出的金刚石膜以及抬升的有源区；对所述层间介质层进行平坦化，以露出所述第一栅极结构的上表面；去除所述第一栅极结构以形成凹陷，从而露出所述半导体鳍片的一部分；在所述半导体鳍片的露出部分的表面上形成第二栅极结构。在一个实施方式中，所述方法还包括：形成层间介质层以覆盖所述第一栅极结构、露出的金刚石膜以及所述半导体鳍片；对所述层间介质层进行平坦化，以露出所述第一栅极结构的上表面；去除所述第一栅极结构以形成凹陷，从而露出所述半导体鳍片的一部分；在所述半导体鳍片的露出部分的表面上形成第二栅极结构。在一个实施方式中，所述半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片，所述凹陷包括分别与第一半导体鳍片和第二半导体鳍片对应的第一凹陷和第二凹陷，所述第一半导体鳍片用于形成N型半导体器件，所述第二半导体鳍片用于形成P型半导体器件。在一个实施方式中，所述形成第二栅极结构包括：在所述凹陷中，在所述半导体鳍片的露出部分的表面上形成界面层；在所述界面层上依次形成第二栅极介质层和功函数调节层；在所述功函数调节层上沉积第二栅极材料，以填充与所述凹陷。在一个实施方式中，所述半导体鳍片包括第一部分和位于第一部分上的第二部分；所述第一部分的平均掺杂浓度高于所述第二部分的平均掺杂浓度。在一个实施方式中，所述第二部分为本征半导体材料。在一个实施方式中，所述半导体鳍片的掺杂浓度由底部向顶部逐渐减小。根据本公开的另一个实施例，提供了一种半导体装置，包括：半导体衬底；位于所述衬底上的半导体鳍片；位于半导体鳍片两侧且覆盖半导体鳍片的下部的金刚石膜。在一个实施方式中，所述装置还包括：在所述半导体鳍片上的第一栅极结构，所述第一栅极结构包括包绕在所述半导体鳍片的一部分上的第一栅极介质层和在所述第一栅极介质层上的第一栅极。在一个实施方式中，所述装置还包括：用于所述第一栅极结构的间隔物，所述间隔物还覆盖所述半导体鳍片的未被所述第一栅极结构覆盖的部分的侧壁。在一个实施方式中，所述装置还包括：在所述第一栅极结构两侧的半导体鳍片的上表面形成的抬升的有源区。在一个实施方式中，所述半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片，所述第一半导体鳍片用于形成N型半导体器件，所述第二半导体鳍片用于形成P型半导体器件。在一个实施方式中，所述装置还包括：在所述半导体鳍片上的第二栅极结构，所述第二栅极结构包括在所述半导体鳍片的一部分上的界面层，在所述界面层上的第二栅极介质层，在所述第二栅极介质层上的功函数调节层、以及在所述功函数调节层上的第二栅极。在一个实施方式中，所述半导体鳍片包括第一部分和位于第一部分上的第二部分；所述第一部分的平均掺杂浓度高于所述第二部分的平均掺杂浓度。在一个实施方式中，所述第二部分为本征半导体材料。在一个实施方式中，所述半导体鳍片的掺杂浓度由底部向顶部逐渐减小。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理，在附图中：图1是根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的简化流程图；图2示出了根据本公开一个实施例的在衬底上形成金刚石膜的示意截面图；图3示出了根据本公开一个实施例的对金刚石膜进行刻蚀形成沟槽的示意截面图；图4示出了根据本公开一个实施例的形成半导体鳍片的示意截面图；图5示出了根据本公开一个实施例的形成半导体鳍片的示意截面图；图6示出了根据本公开另一个实施例的形成第一栅极结构的示意截面图；图7示出了根据本公开另一个实施例的形成间隔物的沿着半导体鳍片的未被第一栅极结构覆盖的部分的截面图；图8示出了根据本公开另一个实施例的外延形成有源区的示意截面图；图9示出了根据本公开另一个实施例的形成层间介质层的示意截面图；图10示出了根据本公开另一个实施例的去除第一栅极结构形成凹陷的示意截面图；图11示出了根据本公开另一个实施例的形成第二栅极结构的示意截面图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述衬底上形成金刚石膜；对所述金刚石膜进行刻蚀，以形成延伸到所述衬底的沟槽；在形成的沟槽中的衬底上外延生长半导体材料，以形成半导体鳍片；去除金刚石膜的一部分以露出所述半导体鳍片的上部。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述衬底上形成金刚石膜；对所述金刚石膜进行刻蚀，以形成延伸到所述衬底的沟槽；在形成的沟槽中的衬底上外延生长半导体材料，以形成半导体鳍片；去除金刚石膜的一部分以露出所述半导体鳍片的上部。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽；所述半导体鳍片包括：在所述第一沟槽中的第一半导体鳍片，所述第一半导体鳍片用于形成N型半导体器件；以及在所述第二沟槽中的第二半导体鳍片，所述第二半导体鳍片用于形成P型半导体器件。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述半导体鳍片上形成第一栅极结构，所述第一栅极结构包括包绕在所露出的半导体鳍片的一部分上的第一栅极介质层和在所述第一栅极介质层上的第一栅极。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：形成用于所述第一栅极结构的间隔物，所述间隔物还覆盖所述半导体鳍片的未被所述第一栅极结构覆盖的部分的侧壁。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一栅极结构两侧的半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片；所述方法还包括：在第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片和第二半导体鳍片的上表面和侧面形成牺牲层；在第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片和第二半导体鳍片的侧面形成的牺牲层上形成间隔物；去除第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片的上表面的牺牲层；在露出的第一栅极结构两侧的第一半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区；去除第一栅极结构两侧的第二半导体鳍片的上表面的牺牲层；在露出的第一栅极结构两侧的第二半导体鳍片的上表面外延生长半导体材料以形成抬升的有源区。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：形成层间介质层以覆盖所述第一栅极结构、露出的金刚石膜以及抬升的有源区；对所述层间介质层进行平坦化，以露出所述第一栅极结构的上表面；去除所述第一栅极结构以形成凹陷，从而露出所述半导体鳍片的一部分；在所述半导体鳍片的露出部分的表面上形成第二栅极结构。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：形成层间介质层以覆盖所述第一栅极结构、露出的金刚石膜以及所述半导体鳍片；对所述层间介质层进行平坦化，以露出所述第一栅极结构的上表面；去除所述第一栅极结构以形成凹陷，从而露出所述半导体鳍片的一部分；在所述半导体鳍片的露出部分的表面上形成第二栅极结构。9.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11