半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法包括经由基板的背侧移除栅极结构的一部分，以形成沟槽而将栅极结构隔离成两个部分。该方法还包括沉积牺牲材料于沟槽中，且牺牲材料顺应性地沿着沟槽的侧壁；将第一介电材料填入沟槽的其余部分；部分地移除牺牲材料，以保留开口于第一介电材料与栅极结构之间；以及将功函数金属填入开口。口。口。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法


[0001]本专利技术实施例一般关于半导体装置与其制作方法，更特别关于制作场效晶体管如鳍状场效晶体管、纳米片装置如全绕式栅极场效晶体管、及/或其他场效晶体管的方法。

技术介绍

[0002]半导体集成电路产业已经历指数成长。集成电路材料与设计的技术进展使每一代的集成电路比前一代具有更小且更复杂的电路。在集成电路演进中，功能密度(如单位晶片面积的内连线装置数目)通常随着几何尺寸(如采用的制作工艺所能产生的最小构件或线路)缩小而增加。尺寸缩小的工艺通常有利于增加产能并降低相关成本。尺寸缩小亦增加集成电路结构(如三维晶体管)与工艺的复杂度。为了实现这些进展，处理与制造集成电路的方法亦须类似发展。举例来说，随着装置尺寸持续减少，场效晶体管的装置效能(如多种缺陷相关的装置效能劣化)与制作成本面临更多挑战。虽然解决这些挑战的方法通常适用，但仍无法完全符合所有方面的需求。

技术实现思路

[0003]在一例中，半导体结构的形成方法包括经由基板的背侧移除栅极结构的一部分，以形成沟槽而将栅极结构隔离成两个部分。方法还包括沉积牺牲材料于沟槽中，且牺牲材料顺应性地沿着沟槽的侧壁；将第一介电材料填入沟槽的其余部分；部分地移除牺牲材料，以保留开口于第一介电材料与栅极结构之间；以及将功函数金属填入开口。
[0004]在一例中，半导体结构的形成方法，包括：自基板的第一侧蚀刻，以切割基板的第二侧上的栅极结构；顺应性沉积牺牲层于蚀刻工艺所留下的沟槽中；沉积介电层于牺牲层上；移除牺牲层；以及将功函数金属材料填入移除牺牲层所留下的空洞。
[0005]在一例中，半导体结构包括栅极结构，围绕多个通道；以及切割结构，电性隔离栅极结构的两个分开部分。切割结构包括具有功函数金属的外侧层，以及包括介电材料的内侧层。切割结构延伸高于栅极结构的上表面。
附图说明
[0006]图1A及1B是此处所述的原理的一例中，半导体装置的剖视图。
[0007]图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、及2H是此处所述的原理的一例中，制作具有置换材料以用于背侧栅极切割结构的半导体结构的工艺。
[0008]图2I及2J是此处所述的原理的一例中，置换材料用于背侧栅极切割结构的额外例子。
[0009]图3是此处所述的原理的一例中，制作具有置换材料以用于背侧栅极切割结构的半导体结构的方法的流程图。
[0010]图4是此处所述的原理的一例中，制作具有置换材料以用于背侧栅极切割结构的半导体结构的方法的流程图。
[0011]附图标记说明：
[0012]A
‑
A：剖线
[0013]W,222,232：宽度
[0014]102：基板
[0015]104：栅极结构
[0016]106：通道层
[0017]108：内侧间隔物
[0018]110：源极与漏极结构
[0019]112,116：介电层
[0020]114：间隔物
[0021]116：高介电常数的介电层
[0022]118：隔离层
[0023]202：沟槽
[0024]204：牺牲材料
[0025]206：隔离材料
[0026]208,211：开口
[0027]210：功函数层
[0028]212：第二隔离材料
[0029]220,224,228,234：距离
[0030]226：高度
[0031]230：栅极切割结构
[0032]300,400：方法
[0033]302,304,306,308,310,402,404,406,408,410：工艺
具体实施方式
[0034]下述详细描述可搭配附图说明，以利理解本专利技术的各方面。值得注意的是，各种结构仅用于说明目的而未按比例绘制，如本业常态。实际上为了清楚说明，可任意增加或减少各种结构的尺寸。
[0035]下述内容提供的不同实施例或实例可实施本专利技术的不同结构。下述特定构件与排列的实施例用以简化本
技术实现思路
而非局限本专利技术。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。此外，本专利技术的多个实例可重复采用相同标号以求简洁，但多种实施例及/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。
[0036]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。
[0037]本专利技术实施例一般关于半导体装置与其制作方法，更特别关于制作场效晶体管如鳍状场效晶体管、纳米片装置如全绕式栅极场效晶体管、及/或其他场效晶体管的方法。
[0038]在一些例子中，为了形成纳米片装置，半导体鳍状物可包含总计三至十个交错的半导体材料层。举例来说，第一半导体材料可为硅，而第二半导体材料可为硅锗。半导体材料可掺杂合适掺质如p型掺质或n型掺质，以形成所需的场效晶体管。半导体材料的形成方法可各自为外延工艺如分子束外延工艺、化学气相沉积工艺、及/或其他合适的外延成长工艺。
[0039]设置交错的半导体材料层以提供纳米线或纳米片装置，其形成方法的细节如下所述。已导入纳米片装置来增加栅极
‑
通道耦合、降低关闭状态电流、并减少短通道效应，进而改善栅极控制。多栅极装置如纳米片装置通常包含栅极结构，其可延伸于通道区周围(水平地或垂直地围绕)，以提供通路至所有侧上的通道区。纳米片装置通常与互补式金属氧化物半导体工艺相容，使其尺寸可大幅缩小并维持栅极控制与缓解短通道效应。本专利技术实施例当然不只限于形成纳米片装置，其亦可提供其他三维场效晶体管如鳍状场效晶体管。
[0040]在纳米片装置中，沉积交错的半导体材料层以形成通道堆叠，且之后可选择性蚀刻半导体材料层。举例来说，可外延成长第一型态的半导体材料于基板上。接着可外延成长第二型态的半导体材料于第一层上。工艺接着形成交错的第一半导体材料层与第二半导体材料层。接着可图案化通道堆叠成鳍状结构。因此每一鳍状物可为交错的半导体层的鳍状物堆叠。接着可采用蚀刻工艺(如湿蚀刻工艺)以移除第二半导体材料，而第一半导体材料维持实质上完整。因此保留的第二半导体材料可形成纳米线或纳米片的堆叠，其延伸于两个主动区之间。接着可形成栅极装置以完全围绕每一纳米线或纳米片。栅极装置的每一侧上为源极或漏极区。
[0041]在现有的制作技术中，栅极结构为延伸于多个鳍状结构(其可包含纳米结构)上的伸长结构。接着移除栅极结构的一部分以切割长栅极结构，再将介电材料填入空洞以电性隔离栅极结构的两个部分。介电材料可视作栅极切割结构。通常自晶圆前侧完成栅极切割结构的工艺。
[0042]依据此处所述的原理，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，包括：经由一基板的背侧移除一栅极结构的一部分，以形成一沟槽而将该栅极结构隔离成两个部分；沉积一牺牲材料于该沟槽中，且该牺牲材料顺应性地沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旺骏，黄禹轩，陈豪育，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：