【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于在半导体基板上形成包括纳米片场效应晶体管结构和鳍式场效应晶体管结构的堆叠式晶体管器件的方法。
技术介绍
1、现代半导体集成电路技术包括水平沟道晶体管，如鳍式场效应晶体管(finfet)和水平或横向纳米片场效应晶体管(nshfet)。此类器件通常包括源极、漏极、由鳍状沟道层(在finfet的情况下)或一个或多个水平延伸沟道纳米片(在nshfet的情况下)组成的沟道，以及包围该沟道的栅极堆叠。
2、为了促进更具面积效率的电路系统，开发了堆叠式晶体管器件结构。堆叠式晶体管器件的示例是互补场效应晶体管(cfet)器件。cfet器件包括一对互补的fet，诸如一对相互堆叠的互补的nshfet(例如，pfet底部器件和nfet顶部器件，或反之)。与pfet和nfet的传统并排布置相比，cfet器件允许降低占地面积。
3、使用所谓的“序贯”工艺，可以通过首先加工底部器件来形成包括底部和顶部nshfet器件的cfet器件。底部器件的沟道纳米片的堆叠随后使用晶片接合工艺被接合在底部器件的顶部上。在加工上部沟道纳米片上的源极区和漏极区(例如，包括源极和漏极外延)之后，可以向上部沟道纳米片提供电连接到底部器件的栅极堆叠的栅极堆叠。
技术实现思路
1、虽然已经开发了形成堆叠式晶体管器件(诸如cfet器件)的方法，但现有的工艺通常被设计以形成包括相同沟道几何形状的底部和顶部器件(诸如nshfet底部和顶部器件)的器件结构。然而，如专利技术人所认识到的，在某些情况下，底
2、鉴于上述，本专利技术概念的目标是提供一种使得能够形成包括纳米片场效应晶体管结构和鳍式场效应晶体管结构的堆叠式晶体管器件的方法。
3、根据一方面，提供了一种用于在基板上形成包括纳米片场效应晶体管(nshfet)结构和鳍式场效应晶体管(finfet)结构的堆叠式晶体管器件的方法，该方法包括：
4、形成包括布置在基板上的第一沟道结构、布置在第一沟道结构上的中间层以及布置在牺牲中间层上的第二沟道结构的垂直堆叠；
5、形成第一沟道结构的第一鳍结构和第二沟道结构的第二鳍结构；
6、从上方形成跨第二鳍结构的沟道区的栅极结构；
7、从下方形成跨第一鳍结构的沟道区的栅极结构；以及
8、形成第一鳍结构和第二鳍结构的源极区和漏极区；
9、其中第一鳍结构和第二鳍结构中的第一者包括沟道纳米片的堆叠，从而形成nshfet结构；以及
10、其中第一鳍结构和第二鳍结构中的另一者包括沟道鳍，从而形成finfet结构。
11、通过该方法，形成了包括finfet结构和nshfet结构的堆叠式晶体管器件。
12、这两个鳍结构，即第一鳍结构和第二鳍结构，可以在共同的图案化工艺中由沟道结构的垂直堆叠形成，从而允许finfet结构和nshfet结构相对于彼此垂直对准。这与例如序贯地形成的cfet器件相比是有利的，在序贯地形成的cfet器件中，顶部器件是借助于晶片接合工艺提供在底部器件的顶部上，而由此两个fet之间的对准受到接合工艺的对准精度的限制。利用本专利技术的方法，顶部fet结构的沟道区可以与底部器件自对准。
13、中间绝缘层在包括第一沟道结构和第二沟道结构的堆叠中的存在提供了在所得到的nshfet和finfet结构的沟道纳米片和沟道鳍之间的电分离。此外，中间绝缘层在加工期间提供第一沟道结构和第二沟道结构之间的分离，从而提供诸如在形成栅极结构和/或源极区/漏极区时有利于沟道结构的单独处理的垂直裕度。这可以从下面更详细地列出的方法的各种实施例中更好地理解。
14、由于该方法包括从沟道结构的公共堆叠来加工第一和第二鳍结构，因此该方法有助于形成可以被称为“单片”堆叠式晶体管器件。然而，与其他“单片”工艺相比，本方法涉及从堆叠的相对侧来加工源极区/漏极区和栅极结构，其中第二沟道结构是从上方加工的，第一沟道结构是从下方加工的，类似于可称为“序贯”的工艺。因此，本方法可以被称为“混合”工艺，利用了单片工艺和序贯工艺的优点。
15、尽管该方法可有利地用于形成cfet器件，但设想了该方法也可被用于形成可受益于包括nshfet结构和finfet结构的组合的其他非cfet类型的堆叠式晶体管器件。
16、术语和定义
17、本文所使用的术语“鳍结构”是指具有沿基板取向并从基板垂直突出的纵向尺寸的、包括单层或层堆叠的细长半导体结构。
18、“层堆叠”在此意指在彼此顶部顺序地形成的层结构。
19、术语“第一沟道结构”和“第二沟道结构”被理解成指布置在基板上的层堆叠的层或子堆叠，由此可以形成第一和第二鳍结构。因此，从中形成堆叠式晶体管器件的垂直堆叠可以包括第一沟道结构、第二沟道结构和布置在它们之间的中间层。
20、诸如“垂直”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“堆叠在……顶部上”之类的相对空间术语在此被理解成表示在堆叠式晶体管器件的参照系内的位置或方向。具体而言，这些术语可以相关于基板的法线方向来理解，或者等效地相关于器件层堆叠的自底向上方向来理解。相应地，诸如“横向”和“水平”等术语应理解成平行于基板的位置或方向，即平行于基板的上表面或主延伸平面。
21、第一和第二鳍结构可以通过使用硬掩模作为蚀刻掩模来图案化垂直堆叠来被形成。因此，诸鳍结构可以在共同的图案化工艺中被精确且高效地形成。
22、在一些实施例中，纳米片堆叠可包括与纳米片相交替的若干牺牲纳米片，并且该方法还可包括在形成源极区和漏极区之后，从沟道区选择性地去除牺牲纳米片部分并随后形成栅极结构。由此，沟道纳米片可以被“释放”，使得随后栅极结构也可以被形成在沟道纳米片之间的空间中。因此，栅极结构可形成相对于沟道纳米片的环绕栅极。
23、在一些实施例中，该方法还包括在选择性地去除牺牲纳米片部分之前，形成延伸跨过纳米片堆叠的至少一个锚结构，并且其中在去除牺牲纳米片部分时，纳米片被该锚结构锚定。锚结构可以通过在纳米片堆叠上沉积一层或多层的锚材料层结构并图案化锚材料层结构以形成锚结构来被形成。因此，锚材料层结构可被形成为与每个纳米片接触(即邻接)，在去除该堆叠的牺牲纳米片期间提供支撑。
24、在一些实施例中，在释放沟道纳米片之后，可以跨纳米片部分形成牺牲栅极结构。在形成源极区和漏极区之后，可以用最终栅极结构来替换牺牲栅极结构。因此，栅极结构可以根据替代金属栅极(rmg)工艺来形成。牺牲栅极结构使源极区/漏极区中的每一者以及最终功能栅极结构能够相对于沟道区自对准。
25、在一些实施例中，中间层可以是牺牲中间层，其由将第一和第二鳍结构分隔开的介电绝缘层来替换。初始的牺牲中间层可以与第一和第二沟道结构同时形成，例如使用si和/或sige的外延生长，其成分允许相对于第一和/或第二沟沟道结构被选择性蚀刻。牺牲中间层可以被隔离氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在基板(100)上形成包括纳米片场效应晶体管FET结构和鳍FET结构的堆叠式晶体管器件的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米片堆叠还包括与所述纳米片相交替的若干牺牲纳米片(127)，并且所述方法还包括在形成所述源极区和所述漏极区之后，从所述沟道区选择性地去除牺牲纳米片部分并随后形成所述栅极结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在选择性地去除所述牺牲纳米片部分之前，形成延伸跨过所述纳米片堆叠的至少一个锚结构，并且其中在所述牺牲纳米片部分被去除时，所述纳米片被所述锚结构锚定。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括在选择性地去除所述牺牲纳米片部分之后，形成跨所述纳米片部分的牺牲栅极结构，并且在形成所述源极区和所述漏极区之后，用所述栅极结构替换所述牺牲栅极结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述中间层是牺牲中间层，并且其中所述方法还包括用将所述第一鳍结构和所述第二鳍结构分开的介电绝缘层来替换所述牺牲中间层。
6.根据前述权利
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一鳍结构包括所述沟道鳍，并且所述第二鳍结构包括沟道纳米片的堆叠，其中所述方法还包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一鳍结构还包括蚀刻停止层(118)，并且其中蚀刻所述第一鳍结构以形成所述槽包括回蚀所述第一鳍结构直到所述蚀刻停止层被暴露。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，形成所述源极区和所述漏极区包括在所述沟道纳米片的相对端表面上形成第一导电类型的外延源极主体和漏极主体，以及在所述沟道鳍的相对端表面上形成第二导电类型的外延源极主体和漏极主体。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述沟道纳米片是由SiGey形成的，且所述沟道鳍是由SiGez形成的，其中y和z中的每一者都大于或等于0，并且其中y不同于z。
12.根据权利要求11所述的方法，当引用权利要求2时，所述牺牲纳米片是由SiGex形成的，其中x大于或等于0并且y不同于x和z。
...【技术特征摘要】
1.一种用于在基板(100)上形成包括纳米片场效应晶体管fet结构和鳍fet结构的堆叠式晶体管器件的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米片堆叠还包括与所述纳米片相交替的若干牺牲纳米片(127)，并且所述方法还包括在形成所述源极区和所述漏极区之后，从所述沟道区选择性地去除牺牲纳米片部分并随后形成所述栅极结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在选择性地去除所述牺牲纳米片部分之前，形成延伸跨过所述纳米片堆叠的至少一个锚结构，并且其中在所述牺牲纳米片部分被去除时，所述纳米片被所述锚结构锚定。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括在选择性地去除所述牺牲纳米片部分之后，形成跨所述纳米片部分的牺牲栅极结构，并且在形成所述源极区和所述漏极区之后，用所述栅极结构替换所述牺牲栅极结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述中间层是牺牲中间层，并且其中所述方法还包括用将所述第一鳍结构和所述第二鳍结构分开的介电绝缘层来替换所述牺牲中间层。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，...
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