【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
1、金属-氧化物-半导体场效应晶体管(mosfet)是现代集成电路中最重要的元件之一，mosfet的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏掺杂区。
2、随着半导体技术的发展，传统的平面式的mosfet对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管(fin fet)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏掺杂区。与平面式的mosfet相比，鳍式场效应晶体管具有更强的短沟道抑制能力，具有更强的工作电流。
3、随着半导体技术的进一步发展，传统的鳍式场效应晶体管在进一步增大工作电流方面存在限制。具体的，由于鳍部中只有靠近顶部表面和侧壁的区域用来作为沟道区，使得鳍部中用于作为沟道区的体积较小，这对增大鳍式场效应晶体管的工作电流造成限制。因此，提出了一种(gate all around，gaa)结构的mosfet，使得用于作为沟道区的体积增加，进一步的增大了gaa结构mosfet的工作电流。
4、然而，现有技术中的gaa器件结构仍存在诸多问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法，降低器件结构中的寄生电容，提升器
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构，包括：衬底；位于所述衬底上的鳍部结构，所述鳍部结构包括若干沿所述衬底表面法线方向重叠排布的沟道层，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠；位于所述衬底上且横跨所述鳍部结构的栅极结构，所述栅极结构包围若干所述沟道层。
3、可选的，还包括：位于相邻的所述沟道层之间的阻挡层。
4、可选的，所述阻挡层的材料包括：氮化硅、氧化硅、碳氧化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种组合。
5、可选的，还包括：位于所述栅极结构两侧所述鳍部结构内的源漏掺杂层，所述源漏掺杂层内具有源漏离子。
6、可选的，所述栅极结构包括：栅介质层和栅极层。
7、可选的，所述栅极层的材料包括金属；所述金属的材料包括：氮化钛、氮化钽、铝化钛、钨、钴、氮化钛硅、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
8、相应的，本专利技术技术方案中还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成鳍部结构和栅极结构，所述鳍部结构包括若干沿所述衬底表面法线方向重叠排布的沟道层，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，所述栅极结构横跨所述鳍部结构，所述栅极结构包围若干所述沟道层。
9、可选的，在所述衬底上形成鳍部结构和栅极结构之前，还包括：在所述衬底上形成初始鳍部结构和伪栅结构，所述初始鳍部结构包括沿所述衬底表面法线方向重叠排布的若干沟道层和若干牺牲层，所述牺牲层位于相邻的所述沟道层之间，或者位于相邻的所述沟道层和所述衬底之间，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，所述伪栅结构横跨所述初始鳍部结构。
10、可选的，所述衬底包括：第一区、以及位于所述第一区两侧的第二区和第三区；所述初始鳍部结构的形成方法包括：在所述衬底上形成第一牺牲材料膜；在所述第一牺牲材料膜上形成第一沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第一沟道材料膜，形成第一开口；在去除部分所述第一沟道材料膜之后，在所述第一开口内、以及所述第一沟道材料膜上形成第二牺牲材料层；在所述第二牺牲材料膜上形成第二沟道材料膜；去除位于所述第三区的部分所述第二沟道材料膜，形成第二开口；在去除部分所述第二沟道材料膜之后，在所述第二开口内、以及所述第二沟道材料膜上形成第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料膜上形成第三沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第三沟道材料膜，形成第三开口；在形成所述第三开口之后，对所述第一牺牲材料层、第二牺牲材料层、第二牺牲材料层、第一沟道材料层、第二沟道材料层以及第三沟道材料层进行图形化处理，形成所述初始鳍部结构。
11、可选的，所述牺牲层和所述沟道层的材料不同。
12、可选的，所述牺牲层的材料包括：硅锗、硅或锗；所述沟道层的材料包括：硅锗、硅或锗。
13、可选的，在形成所述初始鳍部结构和所述伪栅结构之后，还包括：在所述伪栅结构的侧壁形成侧墙；以所述伪栅结构和所述侧墙为掩膜刻蚀所述初始鳍部结构，在所述初始鳍部结构内形成源漏凹槽；刻蚀所述源漏凹槽暴露出所述牺牲层，在相邻的所述沟道层之间形成鳍部凹槽；在所述鳍部凹槽内形成阻挡层。
14、可选的，所述阻挡层的形成方法包括：在所述源漏凹槽侧壁与底部表面、以及所述伪栅结构的顶部表面形成阻挡材料膜；回刻蚀阻挡材料膜，直至暴露出所述源漏凹槽底部表面与所述伪栅结构顶部表面为止，形成初始阻挡层；回刻蚀所述初始阻挡层，直至暴露出所述沟道层侧壁为止，形成所述阻挡层。
15、可选的，所述阻挡材料膜的形成工艺包括：原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。
16、可选的，所述阻挡层的材料包括：氮化硅、氧化硅、碳氧化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种组合。
17、可选的，在形成所述阻挡层之后，还包括：在所述源漏凹槽内形成源漏掺杂层，所述源漏掺杂层内具有源漏离子；在形成所述源漏掺杂层之后，在所述衬底上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅结构的侧壁，且暴露出伪栅结构的顶部表面。
18、可选的，所述鳍部结构和所述栅极结构的形成方法包括：去除所述伪栅结构，在所述介质层内形成栅极开口；去除所述栅极开口暴露出的牺牲层形成栅极凹槽，且使得所述初始鳍部结构形成所述鳍部结构；在所述栅极开口内和所述栅极凹槽内形成所述栅极结构。
19、可选的，所述栅极结构包括：栅介质层和栅极层。
20、可选的，所述栅极层的材料包括金属；所述金属的材料包括：氮化钛、氮化钽、铝化钛、钨、钴、氮化钛硅、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
21、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
22、本专利技术的技术方案的半导体结构中，包括：位于所述衬底上的鳍部结构，所述鳍部结构包括若干沿所述衬底表面法线方向重叠排布的沟道层，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠。由于相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，进而减小相邻所述沟道层之间的正对面积，以此降低器件结构中的寄生电容，提升器件结构的电学性能。
23、本专利技术的技术方案的半导体结构的形成方法中，在所述衬底上形成鳍部结构和栅极结构，所述鳍部结构包括若干沿所述衬底表面法线方向重叠排布的沟道层，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，所述栅极结构横跨所述鳍部结构，所述栅极结构包围若干所述沟道层。由于相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，进而减小相邻所述沟道层之间的正对面积，以此降低器件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，还包括：位于相邻的所述沟道层之间的阻挡层。
3.如权利要求2所述半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括：氮化硅、氧化硅、碳氧化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种组合。
4.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，还包括：位于所述栅极结构两侧所述鳍部结构内的源漏掺杂层，所述源漏掺杂层内具有源漏离子。
5.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，所述栅极结构包括：栅介质层和栅极层。
6.如权利要求5所述半导体结构，其特征在于，所述栅极层的材料包括金属；所述金属的材料包括：氮化钛、氮化钽、铝化钛、钨、钴、氮化钛硅、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
7.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述衬底上形成鳍部结构和栅极结构之前，还包括：在所述衬底上形成初始鳍部结构和伪栅结构，所述初始鳍部结构包括沿所述衬底表面法线方向重叠排布的若干沟道层和若干牺牲层，所述牺牲层位
9.如权利要求8所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底包括：第一区、以及位于所述第一区两侧的第二区和第三区；所述初始鳍部结构的形成方法包括：在所述衬底上形成第一牺牲材料膜；在所述第一牺牲材料膜上形成第一沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第一沟道材料膜，形成第一开口；在去除部分所述第一沟道材料膜之后，在所述第一开口内、以及所述第一沟道材料膜上形成第二牺牲材料层；在所述第二牺牲材料膜上形成第二沟道材料膜；去除位于所述第三区的部分所述第二沟道材料膜，形成第二开口；在去除部分所述第二沟道材料膜之后，在所述第二开口内、以及所述第二沟道材料膜上形成第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料膜上形成第三沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第三沟道材料膜，形成第三开口；在形成所述第三开口之后，对所述第一牺牲材料层、第二牺牲材料层、第二牺牲材料层、第一沟道材料层、第二沟道材料层以及第三沟道材料层进行图形化处理，形成所述初始鳍部结构。
10.如权利要求8所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲层和所述沟道层的材料不同。
11.如权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括：硅锗、硅或锗；所述沟道层的材料包括：硅锗、硅或锗。
12.如权利要求8所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述初始鳍部结构和所述伪栅结构之后，还包括：在所述伪栅结构的侧壁形成侧墙；以所述伪栅结构和所述侧墙为掩膜刻蚀所述初始鳍部结构，在所述初始鳍部结构内形成源漏凹槽；刻蚀所述源漏凹槽暴露出所述牺牲层，在相邻的所述沟道层之间形成鳍部凹槽；在所述鳍部凹槽内形成阻挡层。
13.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的形成方法包括：在所述源漏凹槽侧壁与底部表面、以及所述伪栅结构的顶部表面形成阻挡材料膜；回刻蚀阻挡材料膜，直至暴露出所述源漏凹槽底部表面与所述伪栅结构顶部表面为止，形成初始阻挡层；回刻蚀所述初始阻挡层，直至暴露出所述沟道层侧壁为止，形成所述阻挡层。
14.如权利要求13所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡材料膜的形成工艺包括：原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。
15.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料包括：氮化硅、氧化硅、碳氧化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种组合。
16.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述阻挡层之后，还包括：在所述源漏凹槽内形成源漏掺杂层，所述源漏掺杂层内具有源漏离子；在形成所述源漏掺杂层之后，在所述衬底上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅结构的侧壁，且暴露出伪栅结构的顶部表面。
17.如权利要求16所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述鳍部结构和所述栅极结构的形成方法包括：去除所述伪栅结构，在所述介质层内形成栅极开口；去除所述栅极开口暴露出的牺牲层形成栅极凹槽，且使得所述初始鳍部结构形成所述鳍部结构；在所述栅极开口内和所述栅极凹槽内形成所述栅极结构。
18.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构包括：栅介质层和栅极层。
19.如权利要求18所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极层的材料包括金属；所述金属的材料包...
【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，还包括：位于相邻的所述沟道层之间的阻挡层。
3.如权利要求2所述半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括：氮化硅、氧化硅、碳氧化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种组合。
4.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，还包括：位于所述栅极结构两侧所述鳍部结构内的源漏掺杂层，所述源漏掺杂层内具有源漏离子。
5.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，所述栅极结构包括：栅介质层和栅极层。
6.如权利要求5所述半导体结构，其特征在于，所述栅极层的材料包括金属；所述金属的材料包括：氮化钛、氮化钽、铝化钛、钨、钴、氮化钛硅、铝、钛和钽中的一种或多种组合。
7.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述衬底上形成鳍部结构和栅极结构之前，还包括：在所述衬底上形成初始鳍部结构和伪栅结构，所述初始鳍部结构包括沿所述衬底表面法线方向重叠排布的若干沟道层和若干牺牲层，所述牺牲层位于相邻的所述沟道层之间，或者位于相邻的所述沟道层和所述衬底之间，相邻的所述沟道层在所述衬底上投影部分重叠，所述伪栅结构横跨所述初始鳍部结构。
9.如权利要求8所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底包括：第一区、以及位于所述第一区两侧的第二区和第三区；所述初始鳍部结构的形成方法包括：在所述衬底上形成第一牺牲材料膜；在所述第一牺牲材料膜上形成第一沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第一沟道材料膜，形成第一开口；在去除部分所述第一沟道材料膜之后，在所述第一开口内、以及所述第一沟道材料膜上形成第二牺牲材料层；在所述第二牺牲材料膜上形成第二沟道材料膜；去除位于所述第三区的部分所述第二沟道材料膜，形成第二开口；在去除部分所述第二沟道材料膜之后，在所述第二开口内、以及所述第二沟道材料膜上形成第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料膜上形成第三沟道材料膜；去除位于所述第二区上的部分所述第三沟道材料膜，形成第三开口；在形成所述第三开口之后，对所述第一牺牲材料层、第二牺牲材料层、第二牺牲材料层、第一沟道材料层、第二沟道材料层以及第三沟道材料层进行图形化处理，形成所述初始鳍部结构。
10.如权利要求8所述半导体结构的...
【专利技术属性】
技术研发人员：于海龙，苏博，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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