形成环绕栅极场效应晶体管的方法技术

技术编号:24414950 阅读:38 留言:0更新日期:2020-06-06 11:01
本揭示案描述了形成环绕栅极场效应晶体管的方法,用于形成半导体结构的技术,此半导体结构具有被配置为通道部分的多个半导体条。在半导体结构中,扩散中断结构在栅极结构形成之后形成,使得邻近扩散中断结构的半导体条的结构完整性不会被随后的栅极形成制程损害。扩散中断从上表面向下延伸,直到相邻通道部分的所有半导体条被扩散中断截断。

A method of forming a ring gate FET

【技术实现步骤摘要】
形成环绕栅极场效应晶体管的方法
本揭露是关于一种形成环绕栅极场效应晶体管的方法。
技术介绍
随着半导体工业已进入纳米技术制程节点,以追求更高元件密度、更高效能,及更低成本,制造及设计问题产生的挑战已导致三维设计的发展,如环绕栅极(gateallaround,GAA)结构。非硅基低维材料有望提供优异的静电效能(例如,用于短通道效应)及更高的效能(例如,更少的表面散射)。碳纳米管(Carbonnanotube;CNT)由于其高载流子迁移率及基本一维的结构而被认为是一个有前途的候选材料。
技术实现思路
本揭露的一些实施方式提供了一种形成环绕栅极场效应晶体管的方法。方法包含形成垂直层堆叠。垂直层堆叠包括以交替方式堆叠在基板上的半导体条及缓冲层。在垂直层堆叠上形成第一牺牲栅极结构。介电层形成在第一牺牲栅极结构及垂直层堆叠上。通过移除第一牺牲栅极结构暴露垂直层堆叠的第一通道部分。通过从第一通道部分移除至少部分缓冲层,第一半导体条子组在第一通道部分中被释放。邻近释放的第一半导体条子组形成第一替换栅极结构。邻近第一替换栅极结构形成介电体。介电体截断第一半导体条子组的每一者。邻近第一替换栅极结构形成源极/漏极结构。附图说明本揭示案的态样在结合附图阅读以下详细说明时得以最清晰地理解。应注意,依据产业中的标准实务,各种特征并非按比例绘制。事实上,各种特征的尺寸可任意增大或减小,以便于论述明晰。图1A及图1B图示根据本揭示案的具有扩散中断结构的示例性环绕栅极半导体结构;图2A及图2B示根据本揭示案的具有扩散中断结构的另一示例环绕栅极半导体结构;图3是根据本揭示案的示例制造制程;图4A至图23图示在图3的示例制造制程下处于不同制造阶段的晶圆。【符号说明】100...结构110...基板112...半导体条/堆叠114...半导体条/堆叠114(1)...半导体层114(2)...半导体层114(3)...半导体层114(4)...半导体层116...半导体条/堆叠118...半导体条/堆叠120...电路区域130...电路区域140...扩散中断结构142...上表面144...下表面150...栅极结构152...栅电极160...源极/漏极结构162...间隔件170...端接边缘172...间隙240...扩散中断结构305...步骤310...步骤315...步骤320...步骤325...步骤330...步骤335...步骤340...步骤345...步骤350...步骤400...晶圆410...基板420...绝缘层430...碳纳米管层440...缓冲层450...碳纳米管510...鳍结构512...鳍结构514...鳍结构516...鳍结构518...鳍结构522...宽度612...牺牲栅电极层614...栅极介电层620...遮罩层710...牺牲栅极结构712...牺牲栅电极722...通道部分724...延伸部分810...第一ILD层1010...栅极空间1012...源极/漏极延伸部分1110...通道部分1112...部分1114...底切区域1210...栅极介电层1310...功函数调整层1410...栅电极层1510...替换栅极结构1520...上表面1610...沟槽1620...图案化遮罩层1622...开口1710...单扩散中断结构1810...扩散中断结构1820...主动区域或电路区域1830...部分1910...源极/漏极开口1920...遮罩1922...pFET区1930...光阻剂层1932...nFET区1950...源极/漏极部分2010...源极/漏极结构2012...下接触层2014...上接触层2110...源极/漏极结构2112...下接触层2114...上接触层2120...边缘表面2210...源极/漏极结构2212...下接触层2214...上接触层W1、W2、W3、W4…宽度x、y、z…轴向A-A、B-B、C-C…横剖面线具体实施方式诸如互补金属氧化物半导体元件的半导体结构不断被缩小到更小的尺寸,以满足进阶的效能目标。由于超高密度及超小的元件尺寸,在半导体结构中形成金属栅极之后,出于各种原因,可能需要通过蚀刻掉一些金属栅极结构或牺牲栅极结构以形成栅极线末端区域。例如,栅极线末端区域用于实现端盖空间或通过扩散中断隔离单独的逻辑主动区域。本揭示案描述了用于形成半导体结构的技术,这些半导体结构具有配置为通道部分的多个垂直排列的半导体条。在半导体结构中,扩散中断结构在栅极结构之后形成,使得邻近扩散中断结构的半导体条的结构完整性不会被随后的栅极形成制程损害。扩散中断结构各自从上表面向下延伸,例如,约与栅极结构的上表面相同的位准,直到相邻通道部分的所有半导体条被扩散中断结构截断。相邻通道区的半导体条指示用作或将要用作与扩散中断相邻的元件的通道部分的半导体条。在相邻元件没有使用所有垂直排列的半导体条作为通道条的情况下,扩散中断结构可仅截断用作通道条的半导体条。应当理解,集成电路中或形成在同一半导体晶粒或晶圆上的元件可在其通道部分中包括不同数目的半导体条。因此扩散中断结构可能具有不同的深度,并且可能截断不同数量的半导体条。在一个实施例中,扩散中断结构截断垂直层堆叠在基板上的所有半导体条,但是不延伸到基板中。换言之,扩散中断结构形成在基板上。扩散中断结构可形成在两个紧邻的栅极结构之间,例如称为“双扩散中断”,或者可通过至少部分移除栅极结构,例如栅极结构的栅电极,并用介电材料代替移除的栅极结构来形成,此称为“单扩散中断”。对于双扩散中断结构或单扩散中断结构中的每一个,扩散中断的深度被配置为足够大以截断半导体条,但不延伸到半导体条下方的基板中。在栅极结构、牺牲栅极结构或替换栅极结构制作在半导体带上之后形成扩散中断结构。更具体而言,扩散中断结构将半导体条分开。如此,扩散中断结构接触截断的半导体条的边缘表面。在形成扩散中断结构之前,半导体条通过蚀刻被截断。因此截断的半导体条的边缘表面包括由蚀刻产生的刻面形状。边缘表面的此种刻面形状可不同于由磊晶制程产生的半导体边缘表面的刻面形状。应当理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成环绕栅极场效应晶体管的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:/n在一基板上方形成一垂直层堆叠,该垂直层堆叠包括以交替方式堆叠的多个半导体条及多个缓冲层;/n在该垂直层堆叠上形成一第一牺牲栅极结构;/n在该第一牺牲栅极结构及该垂直层堆叠上形成一介电层;/n通过移除该第一牺牲栅极结构暴露该垂直层堆叠的一第一通道部分;/n通过从该第一通道部分移除所述多个缓冲层中至少部分,来释放该第一通道部分中的所述多个第一半导体条的一第一子组;/n邻近被释放的该第一子组中的所述多个半导体条形成一第一替换栅极结构;/n形成邻近该第一替换栅极结构的一介电体,该介电体截断该第一子组的所述多个半导体条的每一个;以及/n形成邻近该第一替换栅极结构的一源极/漏极结构。/n

【技术特征摘要】
20181128 US 62/772,427;20190903 US 16/559,3411.一种形成环绕栅极场效应晶体管的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
在一基板上方形成一垂直层堆叠,该垂直层堆叠包括以交替方式堆叠的多个半导体条及多个缓冲层;
在该垂直层堆叠上形成一第一牺牲栅极结构;
在该第一牺牲栅极结构及该垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员:马库斯琼斯亨利库斯·范达尔堤姆斯·文森荷尔本·朵尔伯斯
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:中国台湾;71

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