纳米片场效应晶体管器件及其形成方法技术

本公开涉及纳米片场效应晶体管器件及其形成方法。一种形成半导体器件的方法包括：在纳米结构之上形成虚设栅极结构，其中，纳米结构在突出高于衬底的鳍上方，其中，纳米结构包括第一半导体材料和第二半导体材料的交替层；在纳米结构中在虚设栅极结构的相对侧上形成开口，这些开口暴露第一半导体材料的端部和第二半导体材料的端部；使第一半导体材料的暴露的端部凹陷，以形成第一侧壁凹部；用多层间隔件膜来填充第一侧壁凹部；去除多层间隔件膜的至少一个子层，以形成第二侧壁凹部；以及在去除至少一个子层之后，在开口中形成源极/漏极区域，其中，源极/漏极区域密封第二侧壁凹部以形成密封的气隙。形成密封的气隙。形成密封的气隙。

【技术实现步骤摘要】
纳米片场效应晶体管器件及其形成方法


[0001]本公开总体涉及纳米片场效应晶体管器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]半导体器件被用于各种电子应用，例如，个人计算机、蜂窝电话、数码相机和其他电子设备。半导体器件通常通过以下方式来制造：在半导体衬底之上顺序沉积材料的绝缘或电介质层、导电层和半导体层，并使用光刻对各种材料层进行图案化以在其上形成电路组件和元件。
[0003]半导体工业通过不断减小最小特征尺寸来持续改进各种电子组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许更多组件集成到给定区域中。然而，随着最小特征尺寸的减小，出现了应该解决的其他问题。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在纳米结构之上形成虚设栅极结构，其中，所述纳米结构在突出高于衬底的鳍上方，其中，所述纳米结构包括第一半导体材料和第二半导体材料的交替层；在所述纳米结构中在所述虚设栅极结构的相对侧上形成开口，所述开口暴露所述第一半导体材料的端部和所述第二半导体材料的端部；使所述第一半导体材料的暴露的端部凹陷，以形成第一侧壁凹部；用多层间隔件膜来填充所述第一侧壁凹部；去除所述多层间隔件膜的至少一个子层，以形成第二侧壁凹部；以及在去除所述至少一个子层之后，在所述开口中形成源极/漏极区域，其中，所述源极/漏极区域密封所述第二侧壁凹部以形成密封的气隙。
[0005]根据本公开的另一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在纳米结构之上形成第一栅极结构，其中，所述纳米结构包括交错的第一半导体材料层和第二半导体材料层，其中，所述纳米结构被设置在鳍之上；在所述纳米结构中在所述第一栅极结构的相对侧上形成凹部；去除所述第一半导体材料的由所述凹部暴露的部分，以形成第一侧壁凹部；用多层间隔件膜来填充所述第一侧壁凹部，其中，所述多层间隔件膜包括由不同的材料形成的第一间隔件层和第二间隔件层；从所述第一侧壁凹部去除所述第二间隔件层，其中，在去除所述第二间隔件层之后，所述第一间隔件层的位于所述第一侧壁凹部中的部分形成内部间隔件；以及在所述凹部中形成源极/漏极区域，其中，气隙被所述源极/漏极区域和所述内部间隔件包围。
[0006]根据本公开的又一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在鳍之上形成纳米结构，所述鳍突出高于衬底，所述纳米结构包括第一半导体材料和第二半导体材料的交替层；在所述纳米结构之上形成第一栅极结构；在所述第一栅极结构的相对侧上形成延伸到所述纳米结构中的源极/漏极开口；使所述第一半导体材料的由所述源极/漏极开口暴露的部分凹陷，以形成第一侧壁凹部；在所述源极/漏极开口中以及在所述第一侧壁凹部中共形地形成第一间隔件层；在所述第一间隔件层之上形成第二间隔件层，所述
第二间隔件层填充所述第一侧壁凹部；执行修整工艺，以去除设置在所述第一侧壁凹部外部的所述第一间隔件层的第一部分和所述第二间隔件层的第一部分；在执行所述修整工艺之后，执行清洁工艺，其中，所述清洁工艺去除设置在所述第一侧壁凹部中的所述第二间隔件层的第二部分，其中，在所述清洁工艺之后，所述第一间隔件层的位于所述第一侧壁凹部中的剩余部分形成内部间隔件；以及在所述源极/漏极开口中形成源极/漏极区域，其中，所述源极/漏极区域密封所述源极/漏极区域与所述内部间隔件之间的气隙。
附图说明
[0007]在结合附图阅读时，可以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开的各方面。应当注意，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小了。
[0008]图1以三维视图示出了根据一些实施例的纳米片场效应晶体管(NSFET)器件的示例。
[0009]图2、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6
‑
11、图12A、图12B和图13
‑
14是根据实施例的在各个制造阶段的纳米片场效应晶体管器件的截面图。
[0010]图15是一些实施例中的形成半导体器件的方法的流程图。
具体实施方式
[0011]下面的公开内容提供了用于实现本专利技术的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅是示例而不意图是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。
[0012]此外，本文中可能使用了空间相关术语(例如，“下方”、“之下”、“低于”、“以上”、“上部”等)，以易于描述图中所示的一个元件或特征相对于另外(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在涵盖器件在使用或工作中除了图中所示朝向之外的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文中所用的空间相关描述符同样可被相应地解释。在本文的整个讨论中，除非另有说明，否则不同附图中的相同或相似附图标记指代使用(一种或多种)相同或相似材料通过相同或相似工艺而形成的相同或相似组件。
[0013]根据一些实施例，一种形成半导体器件的方法包括：在纳米结构之上形成虚设栅极结构，其中，纳米结构在突出高于衬底的鳍上方，其中，纳米结构包括第一半导体材料和第二半导体材料的交替层；在纳米结构中在虚设栅极结构的相对侧上形成开口，开口暴露第一半导体材料的端部和第二半导体材料的端部；使第一半导体材料的暴露的端部凹陷，以形成第一侧壁凹部；用多层间隔件膜来填充第一侧壁凹部；去除多层间隔件膜的至少一个子层，以形成第二侧壁凹部；以及在去除至少一个子层之后，在开口中形成源极/漏极区域，其中，源极/漏极区域密封第二侧壁凹部以形成密封的气隙。密封的气隙有助于减少所形成器件的寄生电容。
[0014]图1以三维视图示出了根据一些实施例的纳米片场效应晶体管(NSFET)器件的示
例。NSFET器件包括突出高于衬底50的半导体鳍90(也称为鳍)。栅极电极122(例如，金属栅极)设置在鳍之上，并且源极/漏极区域112形成在栅极电极122的相对侧上。在鳍90之上和源极/漏极区域112之间形成多个纳米片54。在鳍90的相对侧上形成隔离区域96。围绕纳米片54形成栅极电介质层120。栅极电极122位于栅极电介质层120之上和周围。
[0015]图1进一步示出了在后续附图中使用的参考截面。截面A
‑
A
’
沿着栅极电极122的纵轴，并且在例如与NSFET器件的源极/漏极区域112之间的电流流动方向垂直的方向上。截面B
‑
B
’
垂直于截面A
‑
A
’
并且沿着鳍的纵轴，并且在例如NSFET器件的源极/漏极区域112之间的电流流动的方向上。为了清楚起见，后续附图参考这些参考截面。
[0016]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在纳米结构之上形成虚设栅极结构，其中，所述纳米结构在突出高于衬底的鳍上方，其中，所述纳米结构包括第一半导体材料和第二半导体材料的交替层；在所述纳米结构中在所述虚设栅极结构的相对侧上形成开口，所述开口暴露所述第一半导体材料的端部和所述第二半导体材料的端部；使所述第一半导体材料的暴露的端部凹陷，以形成第一侧壁凹部；用多层间隔件膜来填充所述第一侧壁凹部；去除所述多层间隔件膜的至少一个子层，以形成第二侧壁凹部；以及在去除所述至少一个子层之后，在所述开口中形成源极/漏极区域，其中，所述源极/漏极区域密封所述第二侧壁凹部以形成密封的气隙。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多层间隔件膜包括第一电介质层和第二电介质层，其中，所述第二电介质层和所述第一电介质层包括不同的电介质材料，其中，填充所述第一侧壁凹部包括：在所述开口中以及在所述第一侧壁凹部中共形地形成所述第一电介质层；以及在所述开口中在所述第一电介质层之上形成所述第二电介质层，以填充所述第一侧壁凹部。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一电介质层由SiCN、SiN或SiCON形成，并且所述第二电介质层由SiCON、SiON或SiCO形成。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一电介质层具有第一介电常数，并且所述第二电介质层具有小于所述第一介电常数的第二介电常数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一电介质层具有第一氧原子百分比，并且所述第二电介质层具有高于所述第一氧原子百分比的第二氧原子百分比。6.根据权利要求2所述的方法，其中，去除所述多层间隔件膜的至少一个子层包括：执行第一蚀刻工艺，以去除设置在所述第一侧壁凹部外部的所述第一电介质层的第一部分以及所述第二电介质层的第一部分；以及在执行所述第一蚀刻工艺之后，使用对所述第二电介质层具有选择性的蚀刻剂来执行第二蚀刻工艺，其中，在所述第二蚀刻工艺之后，所述第一电介质层的剩余部分形成内部间隔件。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二电介质层对于所述蚀刻剂的第二蚀刻速率是所述第一电介质层对于所述蚀刻剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文凯，张哲豪，卢永诚，徐志安，
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：