多栅极半导体装置的制作方法制造方法及图纸

半导体装置的制作方法包括：提供鳍状物于基板的第一区中。鳍状物具有多个第一种外延层与多个第二种外延层。移除第一鳍状物的沟道区中的第二种外延层的一层的一部分，以形成第一间隙于第一种外延层的第一层与第一种外延层的第二层之间。形成第一栅极结构的第一部分于第一间隙中，且第一栅极结构的第一部分自第一种外延层的第一层的第一表面延伸至第一种外延层的第二层的第二表面。形成第一源极/漏极结构以邻接第一栅极结构的第一部分。

Fabrication method of multi grid semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
多栅极半导体装置的制作方法
本公开实施例涉及半导体装置，更特别涉及全绕式栅极装置中纳米线之间的合并的界面层和/或高介电常数的栅极介电层。
技术介绍
电子产业对更小且更快速的电子装置(同时支援更多复杂功能)的需求持续增加。综上所述，半导体产业中的持续趋势为制作低成本、高效能、与低能耗的集成电路。达到这些远程目标的大部分方法为缩小半导体集成电路尺寸(如最小结构尺寸)，以改善产能并降低相关成本。然而缩小尺寸会增加半导体工艺的复杂度。因此为了实现半导体集成电路与装置中的持续进展，半导体工艺与技术亦需类似进展。近来导入的多栅极装置可增加栅极-沟道耦合、降低关闭态电流、并减少短沟道效应，以改善栅极控制。导入的多栅极装置的一者为鳍状场效晶体管。鳍状场效晶体管的名称来自于自基板延伸的鳍状结构，其可用于形成场效晶体管的沟道。另一导入的多栅极装置如全绕式栅极晶体管，可部分地解决鳍状场效晶体管相关的效能挑战。全绕式栅极装置的名称来自于栅极结构可完全围绕沟道，以提供比鳍状场效晶体管更佳的静电控制。鳍状场效晶体管与全绕式栅极装置可与公知的互补式金属氧化物半导体工艺相容，且其三维结构在维持栅极控制及缓和短沟道效应时可更积极地缩小尺寸。一般而言，在鳍状场效晶体管不符合效能需求时，可实施全绕式栅极装置。然而全绕式栅极装置的制作方法仍面临挑战，且现有方法在制作装置与装置效能上均面临挑战。因此现有技术无法完全符合所有方面的需求。
技术实现思路
本公开一实施例提供的多栅极半导体装置的制作方法，包括：提供第一鳍状物于基板的第一区中，第一鳍状物具有多个第一种外延层与多个第二种外延层；移除第一鳍状物的沟道区中的第二种外延层的一层的一部分，以形成第一间隙于第一种外延层的第一层与第一种外延层的第二层之间；形成第一栅极结构的第一部分于第一间隙中，且第一栅极结构的第一部分自第一种外延层的第一层的第一表面延伸至第一种外延层的第二层的第二表面；以及形成第一源极/漏极结构以邻接第一栅极结构的第一部分。本公开一实施例提供的半导体装置的制作方法，包括：形成第一鳍状物，其包括第一硅层与第二硅层；形成第一硅锗层于第一硅层与第二硅层之间；移除第一硅锗层的第一部分，以提供开口于沟道区中的第一硅层与第二硅层之间；外延成长第一源极/漏极结构于第一硅层及第二硅层上，且第一源极/漏极结构邻接开口；以及形成第一栅极结构的第一部分于开口中，其中与第一栅极结构相邻的第一硅层与第二硅层的每一者提供沟道。本公开一实施例提供的多栅极半导体装置，包括：第一鳍状单元，包括多个硅外延层；第一栅极结构，位于第一鳍状单元的沟道区上，其中第一栅极结构的一部分位于硅外延层的第一层与第二层之间；间隔物，位于第一栅极结构的侧壁上；以及第一外延源极/漏极结构，与第一鳍状单元的沟道区相邻，其中第一外延源极/漏极结构邻接第一栅极结构的一部分，且第一栅极结构的一部分延伸于间隔物下。附图说明图1是本公开一或多个实施例中，多栅极装置或其部分的制作方法的流程图。图2、3、4、5、6A、6B、7A、7B、8A、8B、9A、9B、10A、10B、11A、11B、12A、与12B是一实施例中，依据图1的方法形成的装置的等角图。图9C、9D、9E、9F、10C、10D、10E、10F、11C、11D、11E、11F、12C、12D、12E、12F、与图12G是一实施例中，依据图1的方法形成的装置的剖视图。附图标记说明：NW-X纳米线的X尺寸NW-Y纳米线的Y尺寸NW-空间相邻纳米线之间的空间或间隙X1-X1’第一切线X2-X2’第二切线Y1-Y1’第三切线Y2-Y2’第四切线100方法102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124步骤200半导体装置202基板204外延堆叠206、208、402外延层210、708、710硬掩模212n型区214p型区602、604鳍状单元610浅沟槽隔离结构702、704栅极堆叠706介电层707介电层与栅极802侧壁间隔物804、806源极/漏极结构902层间介电层904图案化的光致抗蚀剂层906氧化物层1002间隙1102界面层1104高介电常数的栅极介电层1202金属层具体实施方式下述内容提供的不同实施例或实例可实施本公开的不同结构。下述特定构件与排列的实施例是用以简化本公开内容而非局限本公开。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触的实施例，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触的实施例。另一方面，本公开的多个实例可重复采用相同标号以求简洁，但多种实施例和/或设置中具有相同标号的元件并不必然具有相同的对应关系。此外，本公开实施例的结构形成于另一结构上、连接至另一结构、和/或耦接至另一结构中，结构可直接接触另一结构，或可形成额外结构于结构及另一结构之间。此外，空间性的相对用语如「下方」、「其下」、「较下方」、「上方」、「较上方」、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。亦需注意的是，本公开实施例的形态为多栅极晶体管。多栅极晶体管包括的栅极结构，形成于沟道区的至少两侧上。这些多栅极装置可包含p型金属氧化物半导体多栅极装置或n型金属氧化物半导体多栅极装置。由于此处所示的具体例子具有鳍状结构，因此称作鳍状场效晶体管，此处实施例所示的另一多栅极晶体管型态，称作全绕式栅极装置。全绕式栅极装置包括闸置结构或其部分形成于沟道区的四侧上(比如围绕沟道区的一部分)的任何装置。此处所述的实施例中，装置的沟道区可为纳米线沟道、棒状沟道、和/或其他合适的沟道设置。此处所述的实施例中，装置可具有与单一连续的栅极结构相关的一或多个沟道区(如纳米线)。然而本领域普通技术人员应理解，这些内容可用于单一沟道(如单纳米线)或任何数目的沟道。本领域普通技术人员应理解，本公开实施例有益于半导体装置的其他例子。本公开实施例比现有技术提供更多优点，但应理解其他实施例可提供不同优点，此处不必说明所有优点，且所有实施例不必具有特定优点。举例来说，此处所述的实施例包括改善装置的短沟道效应的方法与结构，其可用于进阶的晶体管结构。一般而言，至少一些现有方法面临的一些关键工艺挑战包括硅或硅锗纳米线和/或纳米片的形成方法、内侧间隔物的形成方法、以及金属栅极的填隙方法及设计。具体而言，需解决与内侧间隔物相关的问题(比如源极/漏极外延层中的缺陷和/或空洞)，以增进装置效能。在本公开实施例中，提供的工艺流程与装置结构包含n型装置(如n型场效晶体管)所用的纳米线或纳米片装置，以及p型装置(如p型场效晶体管)所用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多栅极半导体装置的制作方法，包括：/n提供一第一鳍状物于一基板的一第一区中，该第一鳍状物具有多个第一种外延层与多个第二种外延层；/n移除该第一鳍状物的一沟道区中的该些第二种外延层的一层的一部分，以形成一第一间隙于该些第一种外延层的一第一层与该些第一种外延层的一第二层之间；/n形成一第一栅极结构的一第一部分于该第一间隙中，且该第一栅极结构的该第一部分自该些第一种外延层的该第一层的一第一表面延伸至该些第一种外延层的该第二层的一第二表面；以及/n形成一第一源极/漏极结构以邻接该第一栅极结构的该第一部分。/n

【技术特征摘要】
20180716 US 62/698,634;20190611 US 16/437,6431.一种多栅极半导体装置的制作方法，包括：
提供一第一鳍状物于一基板的一第一区中，该第一鳍状物具有多个第一种外延层与多个第二种外延层；
移除该第一鳍状物的一沟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：江国诚，蔡庆威，程冠伦，王志豪，
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