一种半导体器件的制作方法、半导体器件及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体器件的制作方法、半导体器件及电子装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤a)，提供半导体衬底；步骤b)，在所述半导体衬底上形成鳍式结构；步骤c)，在所述鳍式结构上形成横跨所述鳍式结构的虚拟栅极；步骤d)，刻蚀所述鳍式结构的位于所述虚拟栅极两侧的部分至所述半导体衬底的顶表面；步骤e)，在所述顶表面上沉积底部隔离层；步骤f)，在所述底部隔离层上外延生长源区和漏区。本发明专利技术形成平面式的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAA MOS)是3端结构，源区和漏区与体硅衬底完全隔离。

A Fabrication Method of Semiconductor Device, Semiconductor Device and Electronic Device

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制作方法、半导体器件及电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种环绕式栅极互补金属氧化物半导体器件的制作方法。
技术介绍
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管通过在栅极施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。通过在鳍式场效应晶体管的形成方法中增加以下两个工艺步骤，就可以形成环绕式栅极互补金属氧化物半导体。由此，环绕式栅极纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)是鳍式场效应晶体管(FinFET)的一种可能的扩展。上述的两个工艺步骤为：步骤a)，在半导体衬底上形成硅锗/硅鳍式结构，其中，鳍式结构可以包括相互之间堆迭设置的多个硅锗层和硅层，例如，依次堆迭的硅锗层、硅层、锗硅层、硅层、锗硅层……。步骤b)，在置换金属栅工艺步骤中，选择性的去除硅锗层，然后，在去除的硅锗层和虚拟栅极的位置形成高K金属栅，这样，高K金属栅就环绕硅层，从而形成环绕式栅极金属氧化物半导体。但是目前的平面式的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)仍然存在底部寄生金属氧化物半导体的问题。因此，有必要提供一种新的制作方法，以至少部分地解决目前所存在的问题。
技术实现思路
针对上述问题，一方面，本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a)，提供半导体衬底；步骤b)，在所述半导体衬底上形成鳍式结构；步骤c)，在所述鳍式结构上形成横跨所述鳍式结构的虚拟栅极；步骤d)，刻蚀所述鳍式结构的位于所述虚拟栅极两侧的部分至所述半导体衬底的顶表面；步骤e)，在所述顶表面上沉积底部隔离层；步骤f)，在所述底部隔离层上外延生长源区和漏区。在本专利技术的一个示例中，在所述步骤f)之后，还包括以下步骤：步骤g)，在所述虚拟栅极之间沉积层间介质，并研磨所述层间介质；步骤h)，去除所述虚拟栅极和所述虚拟栅极下方的部分所述鳍式结构；步骤i)，在去除的所述虚拟栅极和所述虚拟栅极下方的部分所述鳍式结构的位置形成高K金属栅，所述高K金属栅环绕所述鳍式结构的未被去除的部分，以形成环绕式栅极结构。在本专利技术的一个示例中，所述鳍式结构包括多个堆迭的材料层。在本专利技术的一个示例中，所述多个堆迭的材料层包括硅锗层和/或硅层。在本专利技术的一个示例中，所述硅锗层和所述硅层从下至上依次堆迭，在步骤h)中，去除的是位于所述硅层下面的所述硅锗层。在本专利技术的一个示例中，在形成所述鳍式结构之后，所述虚拟栅极形成之前，还包括在所述鳍式结构的顶面和侧面形成氧化物的步骤。在本专利技术的一个示例中，在形成所述虚拟栅极之后，还包括在所述虚拟栅极的两侧形成间隙壁的步骤。在本专利技术的一个示例中，还包括在所述半导体衬底的表面上形成有隔离材料层的步骤。本专利技术还公开了一种根据上述之一所述的方法制备得到的半导体器件。本专利技术还公开了一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括上述的半导体器件。本专利技术提出了形成环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)的工艺流程，该工艺流程解决了平面式的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)底部寄生金属氧化物半导体(MOS)的问题。通过去除鳍式结构的位于虚拟栅极两侧的部分，并在去除的部分的位置外延生长源区和漏区之前，在栅极两侧的顶表面上沉积底部隔离层，以使底部隔离层覆盖器件底部暴露源区和漏区的体区域，源区和漏区的外延自沟道区域生长，与底部体区隔离。本专利技术形成平面式的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)是3端结构，源区和漏区与体硅衬底完全隔离。本专利技术的方法也适用于形成鳍式场效应晶体管(FinFET)，以减少源区和漏区到体区的泄漏电流。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1～图6示出了本专利技术一实施方式的制作方法依次实施各步骤所获得器件的剖面示意图；图7示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图；以及图8示出了根据本专利技术一实施方式的半导体器件的制作方法的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的示例。相反地，提供这些示例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在此使用的术语的目的仅在于描述具体示例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳示例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术的公开了一种形成环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)的工艺流程，以此来解决平面式的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)底部寄生金属氧化物半导体(MOS)问题。形成的环绕式栅极金属氧化物半导体(GAAMOS)是三端结构，源区和漏区与体硅衬底完全隔离，不需要常规的注入来在体硅衬底中形成阱结构，解决了底部寄生金属氧化物半导体的问题。具体地，本专利技术通过在现有的鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成工艺中增加两个工艺步骤，以此来形成本专利技术的环绕式栅极纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)。在一个示例中，所述两个工艺步骤包括：步骤a)，在半导体衬底上形成硅锗/硅鳍式结构，其中，鳍式结构可以包括相互之间堆迭设置的多个硅锗层和硅层，例如，从下至上依次堆迭的硅锗层、硅层、硅锗层、硅层、硅锗层……。步骤b)，在置换金属栅工艺步骤中，选择性的去除硅锗层，然后，在去除的硅锗层和虚拟栅极的位置形成高K金属栅，这样，高K金属栅就环绕硅层，从而形成环绕式栅极结构。本专利技术的形成环绕式栅极纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的工艺流程包括以下几个步骤：步骤a)，提供半导体衬底100；半导体衬底100可以是硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅和硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)中的至少一种。在一个示例中，半导体衬底100是硅衬底。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a)，提供半导体衬底；步骤b)，在所述半导体衬底上形成鳍式结构；步骤c)，在所述鳍式结构上形成横跨所述鳍式结构的虚拟栅极；步骤d)，刻蚀所述鳍式结构的位于所述虚拟栅极两侧的部分至所述半导体衬底的顶表面；步骤e)，在所述顶表面上沉积底部隔离层；步骤f)，在所述底部隔离层上外延生长源区和漏区。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a)，提供半导体衬底；步骤b)，在所述半导体衬底上形成鳍式结构；步骤c)，在所述鳍式结构上形成横跨所述鳍式结构的虚拟栅极；步骤d)，刻蚀所述鳍式结构的位于所述虚拟栅极两侧的部分至所述半导体衬底的顶表面；步骤e)，在所述顶表面上沉积底部隔离层；步骤f)，在所述底部隔离层上外延生长源区和漏区。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤f)之后，还包括以下步骤：步骤g)，在所述虚拟栅极之间沉积层间介质，并研磨所述层间介质；步骤h)，去除所述虚拟栅极和所述虚拟栅极下方的部分所述鳍式结构；步骤i)，在去除的所述虚拟栅极和所述虚拟栅极下方的部分所述鳍式结构的位置形成高K金属栅，所述高K金属栅环绕所述鳍式结构的未被去除的部分，以形成环绕式栅极结构。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31