[發明專利]半導體結構

在審

• 申請號: 202110357043.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113555421A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 朱熙甯;江國誠;王志豪;程冠倫;陳冠霖
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;閆華

本公開實施例提供一種半導體結構。半導體結構包括第一全繞式柵極場效晶體管及第二全繞式柵極場效晶體管，第一全繞式柵極晶體管與第二全繞式柵極晶體管可形成于基板上。第一全繞式柵極晶體管包括至少一硅板、第一柵極結構、第一源極區與第一漏極區。第二全繞式柵極晶體管包括至少一硅鍺板、第二柵極結構、第二源極區與第二漏極區。第一全繞式柵極晶體管可為n型場效晶體管，而第二全繞式柵極晶體管可為p型場效晶體管。第一柵極結構與第二柵極結構的柵極可包含相同導電材料。每一硅板與每一硅鍺板可為單晶，且對于米勒指數可具有相同的結晶取向。

技術領域

本發明實施例涉及半導體裝置，尤其涉及在不同型態的全繞式柵極裝置 中采用相同柵極結構的方法。

背景技術

多柵極裝置、多柵極金屬氧化物半導體場效晶體管或多柵極場效晶體管 指的是結合超過一個柵極至單一裝置的金屬氧化物半導體場效晶體管。可由 單一柵極控制多個柵極(其中多個柵極表面可電性連接如單一柵極)，或由獨 立的柵極控制多個柵極。多柵極裝置采用獨立的柵極時，有時可稱作多個獨 立柵極的場效晶體管。最常用的多柵極裝置為鰭狀場效晶體管與全繞式柵極 場效晶體管，其為非平面晶體管或三維晶體管。采用全繞式柵極結構有助于 增加裝置密度。全繞式柵極晶體管的垂直堆疊半導體板，可提供單位裝置面 積的高裝置電流密度。此外，全繞式柵極晶體管對半導體通道的控制增加， 可提供開啟電流與關閉電流之間的高比例。

發明內容

本公開實施例的目的在于提供一種半導體結構，以解決上述至少一個問 題。

本發明一實施例提供的半導體結構，包括第一全繞式柵極場效晶體管， 位于基板上且包含：至少一硅板；第一柵極結構，包括第一柵極介電層與第 一柵極并圍繞至少一硅板的每一中間部分；第一源極區，位于至少一硅板的 第一末端上；以及第一漏極區，位于至少一硅板的第二末端上；以及第二全 繞式柵極場效晶體管，位于基板上并與第一全繞式柵極場效晶體管橫向分 開，且包含：至少硅鍺板；第二柵極結構，包括第二柵極介電層與第二柵極 并圍繞該至少一硅鍺板的每一中間部分；第二源極區，位于至少一硅鍺板的 第一末端上；以及第二漏極區，位于至少一硅鍺板的第二末端上，其中第一 柵極與第二柵極包括相同的導電材料。

本發明一實施例提供的半導體結構，包括：n型全繞式柵極場效晶體管 位于基板上且包括：至少一p型摻雜板；第一柵極結構，包含第一柵極介電 層與第一柵極并圍繞至少一p型摻雜板的每一中間部分；n型摻雜源極區， 位于至少一p型摻雜板的第一末端上；以及n型摻雜漏極區，位于至少一p 型摻雜板的第二末端上；以及p型全繞式柵極場效晶體管位于基板上并與n 型全繞式柵極場效晶體管橫向分開，且包括：至少一n型摻雜板；第二柵極結構，包含第二柵極介電層與第二柵極并圍繞至少一n型摻雜板的每一中間 部分；p型摻雜源極區，位于至少一n型摻雜板的第一末端上；以及p型摻 雜漏極區，位于至少一n型摻雜板的第二末端上，其中至少一n型板的每一 下表面位于含有個別的至少一p型摻雜板的上表面的水平平面中；以及至少 一n型板的每一上表面位于含有個別的至少一p型摻雜板的下表面的水平平 面中。

本發明一實施例提供的半導體結構的形成方法，包括：形成第一半導體 板堆疊與第二半導體板堆疊于基板上，其中第一半導體板堆疊包括垂直交錯 的第一硅板與第一硅鍺板，而第二半導體板堆疊包括垂直交錯的第二硅板與 第二硅鍺板；相對于第一硅板，移除第一硅鍺板的末端部分；相對于第二硅 鍺板，移除第二硅板的末端部分；沉積第一源極區與第一漏極區于第一硅板 的物理露出的表面上；沉積第二源極區與第二漏極區于第二硅鍺板的物理露 出的表面上；相對于第一硅板，移除第一硅鍺板的保留部分；相對于第二硅 鍺板，移除第二硅板的保留部分；以及沉積與圖案化柵極介電材料層與柵極 材料層，以形成第一柵極結構圍繞第一硅板的中間部分，并形成第二柵極結 構圍繞第二硅鍺板的中間部分。

附圖說明

圖1A為本發明一實施例中，形成硅鍺層與硅層的交錯堆疊、硬掩模層、 半導體襯墊層、介電覆蓋層與半導體芯層之后的例示性結構的垂直剖視圖。