[發明專利]半導體結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202110265396.2
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113113470A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 廖忠志
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L27/088;H01L21/8234;H01L21/28
• 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

本發明的實施例公開了一種結構，包括：襯底、在襯底上方的隔離結構、自該襯底延伸并鄰近該隔離結構的鰭、在該鰭上方的兩個源極/漏極(S/D)部件、懸在該襯底上方并連接該S/D部件的溝道層、環繞該堆疊件中每一溝道層的第一柵極結構、設置在該第一柵極結構的處于該堆疊件外表面上的兩個相對側壁上的兩個外部間隔件、設置在該S/D部件和該溝道層之間的內部間隔件和在該隔離結構上方并直接連接該柵極結構一端的柵極端介電部件。該柵極端介電部件包含介電常數高于該外部間隔件和該內部間隔件中所包含材料的介電常數的第一材料。本發明的實施例還公開了一種形成半導體結構的方法。

技術領域

本發明的實施例涉及半導體結構及其形成方法。

背景技術

電子工業對能夠同時支持更多越來越復雜和巧妙的功能的更小、更快的電子設備的需求越來越大。為了滿足這些需求，集成電路(IC)工業持續不斷地制造低成本、高性能、低功耗的集成電路。因此，通過降低IC的尺寸(例如，使IC特征尺寸更小)，從而提高生產效率并降低相關成本，在很大程度上實現了上述目標。然而，這樣縮小尺度也使IC制造工藝更為復雜。因此，為使IC器件及其性能能夠持續進步，就需要在IC制造工藝和技術方面取得類似的進展。

近來，人們引入了多柵極器件來改善柵極控制。人們已發現，多柵極器件可以增加柵極-通道耦合、減小關態電流和/或減小短溝道效應(SCE)。一個這樣的多柵極器件就是環柵極(GAA)器件，包括圍繞溝道區域延伸，在多個側面上接入溝道區域的柵極結構。GAA器件能夠積極地縮小IC技術尺度，維持柵極控制和減少SCE，同時能夠無縫地融入傳統的IC制造工藝。隨著GAA器件的規模不斷擴大，在GAA器件制造中的難題也隨之出現。這些難題包括：由于柵極隔離不足而造成的源極/漏極接觸件和柵極之間以及相鄰柵極端之間的短路，由于金屬柵極和源極/漏極接觸件(CO)產生的金屬擴散而帶來的長期可靠性問題，柵極和源極(Source)/漏極(Drain)之間的寄生電容增加等。因此，盡管現有的GAA及其制造方法已大致滿足了預期目標，但并未在所有方面都令人滿意。

發明內容

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種半導體結構，包括：

襯底；隔離結構，位于襯底上方；半導體鰭，自襯底延伸并且鄰近隔離結構；兩個源極/漏極(S/D)部件，位于半導體鰭上方；溝道層的堆疊件，懸在半導體鰭上方并且連接S/D部件；柵極結構，環繞溝道層的堆疊件中的每個溝道層；兩個外部間隔件，設置在柵極結構的兩個相對側壁上；內部間隔件，設置在S/D部件和溝道層之間；以及柵極端介電部件，位于隔離結構上方，并且直接連接柵極結構的端，其中，柵極端介電部件中所包含材料的介電常數高于外部間隔件和內部間隔件中所包含材料的介電常數。

根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種半導體結構，包括：襯底；隔離結構，位于襯底上方；半導體鰭，自襯底延伸并且鄰近隔離結構；第一介電鰭和第二介電鰭，設置在隔離結構上方，并且與半導體鰭的縱向平行取向，其中，半導體鰭在第一介電鰭和第二介電鰭之間；兩個源極/漏極(S/D)部件，生長在半導體鰭上；溝道層的堆疊件，懸在半導體鰭上方，并且連接兩個S/D部件；柵極結構，環繞溝道層的堆疊件中的每個溝道層，其中，柵極結構還設置在第一介電鰭上方；兩個外部間隔件，設置在柵極結構的兩個相對側壁上；內部間隔件，設置在S/D部件和溝道層之間；以及柵極端介電部件，設置在第二介電鰭上方，并且直接接觸柵極結構的端，其中，柵極端介電部件、外部間隔件和內部間隔件包括不同材料。