【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种堆叠纳米片晶体管及其制作方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸持续微缩，传统三栅或双栅的鳍式场效应晶体管(fin field-effect transistor，finfet)在3纳米(nm)以下节点受到栅控失效与漏电恶化的微缩限制，由于纳米片环栅晶体管(nanosheet gate-all-round field-effect transistor，nanosheet gaafet)突破3nm节点的限制，因此受到广泛关注和研究。
2、集成电路特征尺寸持续微缩，传统三栅或双栅的finfet在3nm以下节点受到限制，与主流后高k金属栅finfet工艺兼容的纳米环栅晶体管(gaafet)将是实现尺寸微缩的下一代关键结构，其沟道主要为堆叠纳米片(stacked nanosheet)结构。
3、堆叠纳米片gaafet中的内侧墙(inner spacer)的结构、形貌与材料对器件与电路的性能有重要影响。通常采用5nm厚的矩形绝缘介质填充结构与材料，以有效隔离源漏与栅极，并获得最佳的综合性能(包括有效驱动电流，有效寄生电容等)。
4、由于内侧墙的存在，对后继进行高应变、低缺陷的源漏选择外延(seg)工艺提出更多挑战。因为基于分立且狭窄的堆叠si纳米片进行sige或者si选择外延，容易形成多个外延生长面，因而存在晶面不同，在形成完整源漏外延体结构的过程中将产生多个外延位错面(参考图1中的虚线椭圆101表示出的位错面)，导致高应变外延体中的应力释放、载
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种堆叠纳米片晶体管及其制作方法，用以解决由于内侧墙的存在，对后继进行高应变、低缺陷的源漏选择外延(seg)工艺提出更多挑战的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种堆叠纳米片晶体管，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上方形成有源极区、漏极区、沟道结构和金属栅叠层；所述源极区和所述漏极区，位于所述沟道结构的相对两侧；所述沟道结构，包括金属栅材料层和纳米片的多个交替叠层；内侧墙，位于所述沟道结构的相对外侧壁上，包括位于所述金属栅材料层的相对两侧的第一端部和第二端部，其中，所述纳米片与所述源极区和所述漏极区之间的界面处的形状包括三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形；所述金属栅叠层，横跨所述沟道结构和所述内侧墙以覆盖所述沟道结构和所述内侧墙的相对侧壁和顶面；栅叠层侧墙，夹置所述金属栅叠层，并且所述栅叠层侧墙与所述内侧墙在垂直方向上对准。
3、上述技术方案的有益效果如下：通过将露出的纳米片表面形状修改为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形，使得以改进形状的纳米片表面为seed进行重结晶，形成类单晶薄膜。接近统一单晶晶面的源漏选择性外延提升选择外延质量，减少外延过程中的位错产生。
4、基于上述装置的进一步改进，堆叠纳米片晶体管，还包括：介电材料层，位于所述源极区、所述漏极区和所述金属栅叠层上方；源极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述源极区的顶面接触；漏极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述漏极区的顶面接触；栅极接触孔，位于所述介电材料层中并与所述金属栅叠层的顶面接触；所述金属栅叠层和所述金属栅材料层包括扩散阻挡层、功函数层和导电填充层；以及所述纳米片的表面晶面为(111)；所述纳米片的材料包括硅。
5、另一方面，本专利技术实施例提供了一种堆叠纳米片晶体管的制作方法，包括：在半导体衬底上方形成鳍，其中，所述鳍包括下部鳍和位于所述下部鳍上方的上部叠层结构，所述上部叠层结构包括第一半导体层和第二半导体层的多个交替叠层；在所述下部鳍两侧形成浅沟槽隔离件，并且在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述上部叠层结构的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙；将所述第一半导体层中暴露的第一端部和第二端部替换为绝缘隔离介质以形成内侧墙，其中，所述内侧墙的宽度与所述栅叠层侧墙的宽度相同；将所述内侧墙回刻为漏出纳米片，其中，所述纳米片的漏出部分的宽度小于所述内侧墙的宽度；将露出的纳米片表面刻蚀为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形；以及在所述内侧墙和刻蚀后的纳米片的外表面上形成漏极区和源极区，然后将所述假栅叠层和所述上部叠层结构中的第一半导体层替换为金属栅材料层。
6、基于上述方法的进一步改进，将所述内侧墙回刻为漏出所述纳米片进一步包括：利用回刻工艺对内侧墙和所述栅叠层侧墙的外表面进行刻蚀而保持所述纳米片未被刻蚀，使得所述纳米片的多个第一矩形齿部凸出到刻蚀后的内侧墙之外，其中，所述内侧墙的厚度为1nm至30nm；回刻后的内侧墙的厚度为1nm至25nm；所述内侧墙的材料包括绝缘隔离介质为sinx、sio2、sic、sicn、siocn、sioc、sion、bn、sibn、sibcn、sicn。
7、基于上述方法的进一步改进，所述纳米片的材料包括硅，其中，将露出的纳米片表面刻蚀为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形进一步包括：利用各向异性干法刻蚀、各向同性干法刻蚀、湿法刻蚀工艺或者它们的组合对露出的纳米片表面进行刻蚀修饰，以将所述纳米片的多个第一矩形齿部改进为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形，其中，改进后的硅纳米片的表面晶面为(111)；所述各向异性干法刻蚀工艺和各向同性干法刻蚀工艺的气体包括氟基气体、氯基气体及其组合。
8、基于上述方法的进一步改进，在所述内侧墙和刻蚀后的纳米片的外表面上形成漏极区和源极区进一步包括：在所述内侧墙和刻蚀后的纳米片的外表面上并且在所述浅沟槽隔离件上方外延生长漏源层并且在外延生长的过程中没有改变漏源层的外延生长晶向，其中，所述漏源层的材料包括sige、si或sic；以及利用漏源掺杂剂对所述漏源层进行掺杂处理以形成所述源极区和所述漏极区。
9、基于上述方法的进一步改进，在半导体衬底上方形成鳍进一步包括：利用超晶格外延生长工艺在所述半导体衬底上方周期性外延生长第一半导体层和第二半导体层，以形成所述多个外延叠层；利用侧墙转移工艺在所述多个外延叠层上方形成第一侧墙；以及利用所述第一侧墙作为掩膜对所述多个外延叠层和部分半导体衬底进行刻蚀以形成凹进部和突出到所述凹进部上方的鳍，其中，对所述部分半导体衬底进行刻蚀以形成所述下部鳍，并对所述第一半导体层和所述第二半导体层进行刻蚀以形成上部叠层结构作为沟道结构，使得所述下部鳍与所述多个外延叠层在垂直方向上对准，所述第一半导体层的材料包括硅锗，以及所述第二半导体层的材料包括硅。
10、基于上述方法的进一步改进，在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述多个外延叠层的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙进一步包括：在所述凹进部处形成浅沟槽隔离件，其中，所述浅沟槽隔离件的顶面与所述下部鳍的顶面齐平；在所述浅沟槽隔离件和所述上部叠层结构上方共形沉积栅极氧化物层、硅层和掩膜层，其中，所述硅层的材料包括非晶硅或多晶硅；对所述掩膜层进行刻蚀以形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种堆叠纳米片晶体管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆叠纳米片晶体管，其特征在于，还包括：
3.一种堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，将所述内侧墙回刻为漏出所述纳米片进一步包括：
5.根据权利要求4所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，所述纳米片的材料包括硅或锗硅，其中，将露出的纳米片表面刻蚀为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形进一步包括：
6.根据权利要求5所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，在所述内侧墙和刻蚀后的纳米片的外表面上形成漏极区和源极区进一步包括：
7.根据权利要求4所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，在半导体衬底上方形成鳍进一步包括：
8.根据权利要求7所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，在所述浅沟槽隔离件上方形成横跨所述多个外延叠层的假栅叠层并形成夹置所述假栅叠层的栅叠层侧墙进一步包括：
9.根据权利要求8所述的堆叠纳米片晶体管的
10.根据权利要求6所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种堆叠纳米片晶体管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆叠纳米片晶体管，其特征在于，还包括：
3.一种堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，将所述内侧墙回刻为漏出所述纳米片进一步包括：
5.根据权利要求4所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，所述纳米片的材料包括硅或锗硅，其中，将露出的纳米片表面刻蚀为三角形、梯形、西格玛形、凸出或内凹弧面形进一步包括：
6.根据权利要求5所述的堆叠纳米片晶体管的制作方法，其特征在于，在所述内侧墙和刻蚀后...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷华湘，曹磊，李庆坤，张青竹，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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