[發明專利]半導體器件及其形成方法

在審

• 申請號: 202110086735.0
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN113314419A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 洪以則;鄭兆欽;陳則安;江宏禮;李連忠;陳自強
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種形成半導體器件的方法，包括：

在襯底上形成介電鰭；

在所述介電鰭上形成低維層；

在所述低維層上形成第一源極/漏極接觸件和第二源極/漏極接觸件；

在所述第一源極/漏極接觸件和所述第二源極/漏極接觸件上分別生長第一自組裝間隔件和第二自組裝間隔件，所述低維層的溝道區域設置在所述第一自組裝間隔件和所述第二自組裝間隔件之間；

在所述溝道區域上形成柵極結構；以及

在形成所述柵極結構之后，去除所述第一自組裝間隔件和所述第二自組裝間隔件。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述低維層包括：

通過浸漬工藝生長碳納米管網絡；

通過分解含碳前體來生長對準的碳納米管；或

沉積多個過渡金屬硫族化物(TMD)層。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述柵極結構包括：

在所述第一自組裝間隔件、所述第二自組裝間隔件和所述溝道區域上沉積柵極介電層；

在所述柵極介電層上沉積柵電極層；以及

利用粘附光刻工藝去除所述第一自組裝間隔件和所述第二自組裝間隔件上的所述柵極介電層和所述柵電極層的部分。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述粘附光刻工藝包括：

將膠帶粘附至所述柵電極層；以及

通過在垂直于所述襯底的主表面的方向上拉所述膠帶而將所述膠帶從所述柵電極層剝離。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，生長所述第一自組裝間隔件和所述第二自組裝間隔件包括：

在所述第一源極/漏極接觸件和所述第二源極/漏極接觸件上生長分子的自組裝單層，每個所述分子包括頭部基團、尾巴和端部基團，所述頭部基團錨定至所述第一源極/漏極接觸件或所述第二源極/漏極接觸件中的一個的表面，所述尾巴將所述頭部基團連接至所述端部基團。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，生長所述分子的所述自組裝單層包括：

根據所述柵極結構的期望長度選擇所述端部基團；

對于每個所述分子：

將所述頭部基團吸附在所述表面上；

組裝所述尾巴；以及

用選擇的端部基團官能團化所述尾巴的末端端部。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述第一源極/漏極接觸件和所述第二源極/漏極接觸件包括：

在所述低維層上形成光刻膠；

將所述光刻膠暴露于圖案化的光源；

將顯影劑施加至所述光刻膠以在所述光刻膠中形成暴露所述低維層的開口；以及

在所述開口中和所述低維層上形成導電材料。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述第一源極/漏極接觸件和所述第二源極/漏極接觸件包括：

在所述低維層上形成光刻膠；

將所述光刻膠暴露于圖案化的光源；

將顯影劑施加至所述光刻膠以在所述光刻膠中形成暴露所述低維層的開口；

使用所述光刻膠作為蝕刻掩模來蝕刻所述低維層，以將所述開口延伸至所述低維層中；

將所述顯影劑重新施加至所述光刻膠以加寬所述光刻膠中的開口；以及

在所述光刻膠中的所述開口和所述低維層中的所述開口中形成導電材料。

9.一種半導體器件，包括：

介電鰭，位于襯底上；

低維層，位于所述介電鰭上，所述低維層包括源極/漏極區域和溝道區域；

源極/漏極接觸件，位于所述源極/漏極區域上；以及

柵極結構，位于鄰近所述源極/漏極接觸件的所述溝道區域上，所述柵極結構在所述柵極結構的頂部處具有第一寬度，在所述柵極結構的中間處具有第二寬度，并且在所述柵極結構的底部處具有第三寬度，所述第二寬度小于所述第一寬度和所述第三寬度中的每個。

10.一種半導體器件，包括：

介電鰭，位于襯底上；

低維層，位于所述介電鰭上；

柵極電介質，位于所述低維層上；

柵電極，位于所述柵極電介質上，所述柵電極具有凸側壁；以及

源極/漏極接觸件，鄰近所述柵電極和所述柵極電介質，所述源極/漏極接觸件具有第一部分和第二部分，所述第一部分接觸所述低維層的頂面，所述第二部分延伸穿過所述低維層并且接觸所述低維層的側壁，所述第一部分比所述第二部分寬，所述源極/漏極接觸件電連接至所述低維層。