半导体器件的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件的制备方法，首先分别在衬底的第一区域和第二区域上形成复合纳米片结构和鳍片结构，然后可以先在每个复合纳米片结构及每个鳍片结构上依次形成第一栅氧化层及第一牺牲层，并去除每个复合纳米片结构及每个鳍片结构中未被所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖的部分，去除第一牺牲层之后可以单独去除所述复合纳米片结构上的第一栅氧化层，并释放复合纳米片结构中的牺牲材料形成堆叠的纳米片层，并重新在纳米片层的外壁形成第二栅氧化层。由于所述第一栅氧化层和所述第二栅氧化层是分步形成的，可以根据需要形成厚度不同的所述第一栅氧化层和所述第二栅氧化层，满足鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管各自的应用场合。体管各自的应用场合。体管各自的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制备
，尤其涉及一种半导体器件的制备方法。

技术介绍

[0002]鳍式场效应晶体管(FinFET)架构是当今半导体行业的主力军。但是，随着器件的持续微缩，在沟道长度小到一定值时，鳍式场效应晶体管结构又无法提供足够的静电控制以及足够的驱动电流，因此，引入了纳米片(Nanosheet)结构，与鳍式场效应晶体管相比，纳米片晶体管的特性提供了出色的沟道控制能力，同时，沟道在三维中的极佳分布使得单位面积的有效驱动电流得以优化。
[0003]目前，一些功率SOC芯片上可能同时具有高压区和低压区，由于制备纳米片晶体管的工艺限制，有时需要将高压区和/或低压区中的某些纳米片晶体管替换为鳍式场效应晶体管，由于两种晶体管的制备工艺是相容的，通常会同步制备。目前的制备工艺制备出的鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管的栅氧化层和功函数层的厚度通常是一致的，然而工作在高压场合的鳍式场效应晶体管需要相对较厚的栅氧化层，而工作在低压场合的纳米片晶体管则需要相对较薄的栅氧化层，并且，受限于纳米片晶体管的纳米片之间的垂直间距，鳍式场效应晶体管的功函数层也无法做的很厚，导致鳍式场效应晶体管的电压范围及可靠性受限，若增大纳米片晶体管的纳米片之间的垂直间距，则会导致纳米片晶体管的纳米片之间填充的功函数层过厚，进而导致纳米片晶体管的速度下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种半导体器件的制备方法，能够同步制备出栅氧化层和/或功函数层厚度不同的鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管，满足鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管各自的应用场合。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域及第二区域；形成若干分立的复合纳米片结构及若干分立的鳍片结构于所述衬底上，所述复合纳米片结构位于所述第一区域，所述鳍片结构位于所述第二区域；在每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构上依次形成第一栅氧化层及第一牺牲层，所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖所述复合纳米片结构或所述鳍片结构的部分侧壁及部分顶部；去除每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构中未被所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖的部分；去除所述第一牺牲层及所述复合纳米片结构上的第一栅氧化层，并释放所述复合纳米片结构中的牺牲材料，形成堆叠的纳米片层；以及，在所述纳米片层的外壁形成第二栅氧化层。
[0006]可选的，形成若干分立的复合纳米片结构及若干分立的鳍片结构的步骤包括：
形成复合纳米片层于所述衬底的第一区域，形成鳍片层于所述衬底的第二区域；刻蚀所述复合纳米片层及所述鳍片层以形成若干延伸至所述衬底内的开口，剩余的所述复合纳米片层构成若干所述复合纳米片结构，剩余的所述鳍片层构成若干鳍片结构；以及，在所述开口的至少部分深度内填充第一隔离材料。
[0007]可选的，在每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构上依次形成所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层的步骤包括：形成第二介质层于所述复合纳米片结构及所述鳍片结构上，所述第二介质层覆盖所述复合纳米片结构及所述鳍片结构并填充所述开口的剩余深度；刻蚀所述第二介质层以形成若干第一沟槽，每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构均对应一个所述第一沟槽，所述第一沟槽露出所述复合纳米片结构或所述鳍片结构的部分侧壁及部分顶部；在每个所述第一沟槽内依次形成所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层；以及；去除所述第二介质层；可选的，去除所述第二介质层之后，还包括：在所述第一牺牲层及所述第一栅氧化层的顶部和侧壁以及所述开口的侧壁上形成侧墙保护层；以及，在所述开口的剩余深度中填充第二隔离材料。
[0008]可选的，去除每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构中未被所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖的部分之后形成第二沟槽，所述第二沟槽还延伸至所述衬底内，形成所述第二沟槽之后，去除所述第一牺牲层及所述复合纳米片结构上的第一栅氧化层之前，还包括：在所述开口中形成应力调整层。
[0009]可选的，所述应力调整层的材料为锗硅或磷硅。
[0010]可选的，释放所述复合纳米片结构中的牺牲材料之后，采用自然氧化工艺在所述纳米片层的外壁形成所述第二栅氧化层。
[0011]可选的，所述第二栅氧化层的厚度小于所述第一栅氧化层的厚度。
[0012]可选的，在所述纳米片层的外壁形成所述第二栅氧化层之后，还包括：在所述纳米片层的外壁以及所述第一栅氧化层上依次形成栅介质层及功函数层，所述栅介质层及所述功函数层共同填充相邻的所述纳米片层之间的间隙；以及，在所述功函数层上形成栅电极层。
[0013]可选的，所述功函数层位于所述第二区域的部分的厚度大于位于所述第一区域的部分的厚度。
[0014]可选的，所述第一区域位于所述半导体器件的低压区，所述第二区域位于所述半导体器件的低压区或高压区。
[0015]在本专利技术提供的半导体器件的制备方法中，首先分别在衬底的第一区域和第二区域上形成复合纳米片结构和鳍片结构，然后可以先在每个复合纳米片结构及每个鳍片结构上依次形成第一栅氧化层及第一牺牲层，并去除每个复合纳米片结构及每个鳍片结构中未被所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖的部分，去除第一牺牲层之后可以单独去除所
述复合纳米片结构上的第一栅氧化层，并释放复合纳米片结构中的牺牲材料形成堆叠的纳米片层，并重新在所述纳米片层的外壁形成第二栅氧化层。由于所述第一栅氧化层和所述第二栅氧化层是分步形成的，可以根据需要形成厚度不同的所述第一栅氧化层和所述第二栅氧化层，满足鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管各自的应用场合。
[0016]此外，在所述纳米片层的外壁以及所述鳍片结构上依次形成栅介质层及功函数层，所述栅介质层及所述功函数层填充相邻的所述纳米片层之间的间隙，但是所述鳍片结构上并无遮挡，相邻的所述纳米片层之间的间隙宽度不会限制所述鳍片结构形成的功函数层的厚度，因此鳍式场效应晶体管和纳米片晶体管的功函数层的厚度也可以不同，同时兼顾纳米片晶体管的器件性能和鳍式场效应晶体管的电压范围和可靠性。
[0017]进一步地，由于相邻的所述纳米片层之间的间隙宽度受限，所述栅电极层难以填充至所述纳米片层之间的间隙中，因此在需要晶体管的栅电极的阻值较低的场合，可以用鳍式场效应晶体管替换纳米片晶体管，实现器件性能的最大化。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的半导体器件的制备方法的流程图；图2a及图2b为本专利技术实施例提供的在所述衬底上形成复合纳米片层的结构示意图，其中图2a为图2b沿A
‑
A方向的剖面示意图；图3a及图3b为本专利技术实施例提供的依次刻蚀所述第二区域的所述氧化硅层及所述复合纳米片层的结构示意图，其中图3a为图3b沿A
‑
A方向的剖面示意图；图4a及图4b为本专利技术实施例提供的形成所述鳍片层之后，去除所述氧化硅层的结构示意图，其中图4a为图4b沿A
‑
A方向的剖面示意图；图5a及图5b为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域及第二区域；形成若干分立的复合纳米片结构及若干分立的鳍片结构于所述衬底上，所述复合纳米片结构位于所述第一区域，所述鳍片结构位于所述第二区域；在每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构上依次形成第一栅氧化层及第一牺牲层，所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖所述复合纳米片结构或所述鳍片结构的部分侧壁及部分顶部；去除每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构中未被所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层覆盖的部分；去除所述第一牺牲层及所述复合纳米片结构上的第一栅氧化层，并释放所述复合纳米片结构中的牺牲材料，形成堆叠的纳米片层；以及，在所述纳米片层的外壁形成第二栅氧化层。2.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，形成若干分立的复合纳米片结构及若干分立的鳍片结构的步骤包括：形成复合纳米片层于所述衬底的第一区域，形成鳍片层于所述衬底的第二区域；刻蚀所述复合纳米片层及所述鳍片层以形成若干延伸至所述衬底内的开口，剩余的所述复合纳米片层构成若干所述复合纳米片结构，剩余的所述鳍片层构成若干鳍片结构；以及，在所述开口的至少部分深度内填充第一隔离材料。3.如权利要求2所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，在每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构上依次形成所述第一栅氧化层及所述第一牺牲层的步骤包括：形成第二介质层于所述复合纳米片结构及所述鳍片结构上，所述第二介质层覆盖所述复合纳米片结构及所述鳍片结构并填充所述开口的剩余深度；刻蚀所述第二介质层以形成若干第一沟槽，每个所述复合纳米片结构及每个所述鳍片结构均对应一个所述第一沟槽，所述第一沟槽露出所述复合纳米片结构或所述鳍片结构的部分侧壁及部分顶部；在每个所述第一沟槽内依次形成所述第一栅氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：余自强，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：