[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201610512145.9
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN107564818B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉倜

本發明公開了一種半導體裝置及其制造方法，涉及半導體技術領域。其中，所述方法包括：提供襯底結構，所述襯底結構包括：襯底；以及在所述襯底上的半導體鰭片和在所述半導體鰭片側面的凹陷；形成覆蓋所述半導體鰭片的催化材料層；在所述凹陷的下部形成隔離區，所述隔離區覆蓋半導體鰭片的下部的催化材料層；在半導體鰭片的上部的催化材料層上形成石墨烯納米帶；在所述石墨烯納米帶上形成柵極結構。本發明能夠提高載流子的遷移率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體裝置及其制造方法。

背景技術

鰭式場效應晶體管(Fin Field Effect Transistor，FinFET)由于具有良好的柵控能力而被廣泛應用在小尺寸的半導體元件設計中。然而，隨著半導體器件關鍵尺寸的縮小，基于硅鰭片的FinFET器件的性能也受到了一定限制。

因此，有必要提出一種新的半導體裝置，能夠進一步提升FinFET器件的性能。

發明內容

本公開的一個實施例的目的在于提出一種新的半導體裝置的制造方法，能夠提高載流子的遷移率。

本公開的另一個實施例的目的在于提出一種新的半導體裝置。

根據本公開的一個實施例，提供了一種半導體裝置的制造方法，包括：提供襯底結構，所述襯底結構包括：襯底；以及在所述襯底上的半導體鰭片和在所述半導體鰭片側面的凹陷；形成覆蓋所述半導體鰭片的催化材料層；在所述凹陷的下部形成隔離區，所述隔離區覆蓋半導體鰭片的下部的催化材料層；在半導體鰭片的上部的催化材料層上形成石墨烯納米帶；在所述石墨烯納米帶上形成柵極結構。

在一個實施例中，所述襯底和所述半導體鰭片作為背柵。

在一個實施例中，所述半導體鰭片包括多個。

在一個實施例中，所述方法還包括：將相鄰的半導體鰭片下的襯底隔離開；其中，每個半導體鰭片和該半導體鰭片下的襯底作為背柵。

在一個實施例中，所述催化材料層包括三氧化二鋁、氧化鉿或氧化鋯。

在一個實施例中，所述在所述凹陷的下部形成隔離區包括：沉積隔離材料以填充所述凹陷并覆蓋所述半導體鰭片；對所述隔離材料進行平坦化，以露出所述半導體鰭片的上表面上的催化材料層；對所述凹陷中的上部的隔離材料進行回刻，以露出所述半導體鰭片的上部的催化材料層，從而形成所述隔離區。

在一個實施例中，通過化學氣相沉積CVD的方式來形成石墨烯納米帶，工藝條件包括：反應氣體包括甲烷、氫氣和載流氣體；反應溫度為600℃至1500℃；反應時間為5-300min；其中，載流氣體的流量為0-10000sccm，甲烷的流量和載流氣體的流量之比為0.05％-50％，氫氣的流量和載流氣體的流量之比為0.05％-50％。

在一個實施例中，所述提供襯底結構的步驟包括：提供初始襯底；在所述初始襯底上形成圖案化的硬掩模；以所述圖案化的硬掩模為掩模對所述初始襯底進行刻蝕，從而形成所述襯底、以及在所述襯底上的半導體鰭片和在所述半導體鰭片側面的凹陷。

在一個實施例中，所述在所述石墨烯納米帶上形成柵極結構包括：在所述石墨烯納米帶上形成柵極電介質層；在所述柵極電介質層上形成柵極。

在一個實施例中，所述柵極電介質層的材料包括氮化硼、氮化鋁、硅的氧化物或無定型的碳化硅；所述柵極的材料包括金屬或多晶硅。

在一個實施例中，所述襯底和所述半導體鰭片的材料包括硅。

根據本公開的另一個實施例，提供了一種半導體裝置，包括：襯底；在所述襯底上的半導體鰭片；覆蓋所述半導體鰭片的催化材料層；在所述半導體鰭片的側面的隔離區，所述隔離區覆蓋半導體鰭片的下部的催化材料層；在半導體鰭片的上部的催化材料層上的石墨烯納米帶；和在所述石墨烯納米帶上的柵極結構。