[發(fā)明專利]半導體結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110935747.6
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN114121949A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姆魯尼爾·阿必吉斯·卡迪爾巴德;彭羽筠;林耕竹
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;鄭特強

本公開提出一種半導體結(jié)構(gòu)。用以制造位于納米結(jié)構(gòu)晶體管中的源極/漏極外延結(jié)構(gòu)與金屬柵極結(jié)構(gòu)之間的間隔物結(jié)構(gòu)的方法。此方法包括形成具有交替排列的第一及第二納米結(jié)構(gòu)元件的鰭片結(jié)構(gòu)于基板上。此方法亦包括蝕刻鰭片結(jié)構(gòu)中的第一鰭片結(jié)構(gòu)的邊緣部分以形成間隔物凹腔，并在鰭片結(jié)構(gòu)上沉積間隔物層以填充間隔物凹腔。使用微波產(chǎn)生的等離子體處理間隔物層，以在位于間隔物凹腔之外的間隔物層中形成氧濃度梯度，并通過蝕刻工藝移除間隔物層的經(jīng)過處理的部分。在蝕刻工藝期間，蝕刻工藝對間隔物層的經(jīng)過處理的部分的移除速率是基于在氧濃度梯度內(nèi)的氧濃度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法，尤其涉及可良好控制晶體管的有效通道長度的半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

與其中柵極結(jié)構(gòu)覆蓋半導體鰭片結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分及頂表面的其他類型的場效晶體管相比，全繞式柵極場效晶體管(gate-all-around field effect transistor；GAA-FET)，例如，納米片全繞式柵極場效晶體管或納米線全繞式柵極場效晶體管，在其通道區(qū)域上具有得到改進的柵極控制。由于具有完全環(huán)繞柵極的幾何形狀，因此全繞式柵極納米片場效晶體管或全繞式柵極納米線場效晶體管可以實現(xiàn)較大的有效通道寬度(effectivechannel width)及較高大的驅(qū)動電流。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的在于提出一種半導體結(jié)構(gòu)，以解決上述至少一個問題。

在本發(fā)明實施例的一實施形態(tài)中，提供一種半導體結(jié)構(gòu)。此半導體結(jié)構(gòu)包括基板；一對源極/漏極外延結(jié)構(gòu)，形成于上述基板上；多個納米結(jié)構(gòu)元件，位于上述一對源極/漏極外延結(jié)構(gòu)之間，其中通過柵極結(jié)構(gòu)的多個膜層并且通過中介于上述柵極結(jié)構(gòu)的上述膜層與上述一對源極/漏極外延結(jié)構(gòu)的每一個之間的多個間隔物結(jié)構(gòu)，而使上述納米結(jié)構(gòu)元件彼此分開；以及其中在上述間隔物結(jié)構(gòu)的垂直表面上的與上述源極/漏極外延結(jié)構(gòu)鄰接的一點與在上述納米結(jié)構(gòu)元件的多個垂直側(cè)壁表面上的一點之間的距離在約0.6nm與約1nm之間。

在本發(fā)明實施例的另一實施形態(tài)中，提供一種半導體結(jié)構(gòu)的形成方法。此半導體結(jié)構(gòu)的形成方法包括：形成鰭片結(jié)構(gòu)于基板上，其中上述鰭片結(jié)構(gòu)包括交替排列的多個第一納米結(jié)構(gòu)元件及多個第二納米結(jié)構(gòu)元件；形成犧牲柵極結(jié)構(gòu)于上述鰭片結(jié)構(gòu)之上，其中上述鰭片結(jié)構(gòu)的多個邊緣部分并未受到上述犧牲柵極結(jié)構(gòu)所覆蓋；移除上述鰭片結(jié)構(gòu)的上述邊緣部分；蝕刻上述鰭片結(jié)構(gòu)中的上述第一納米結(jié)構(gòu)元件的多個邊緣部分，以形成多個間隔物凹腔；沉積間隔物層于上述犧牲柵極結(jié)構(gòu)及上述鰭片結(jié)構(gòu)上，以填充上述間隔物凹腔；使用微波產(chǎn)生的等離子體處理上述間隔物層，以在位于上述間隔物凹腔之外的上述間隔物層的一部分中形成氧濃度梯度；以及通過蝕刻工藝移除位于上述間隔物凹腔之外的上述間隔物層的上述經(jīng)過處理的部分，其中上述蝕刻工藝對上述間隔物層的上述經(jīng)過處理的部分的移除速率是基于在上述氧濃度梯度內(nèi)的氧濃度。

在本發(fā)明實施例的又一實施形態(tài)中，提供一種半導體結(jié)構(gòu)的形成方法。此半導體結(jié)構(gòu)的形成方法包括：形成鰭片結(jié)構(gòu)于基板上，其中上述鰭片結(jié)構(gòu)包括交替排列的多個第一納米結(jié)構(gòu)元件及多個第二納米結(jié)構(gòu)元件；形成犧牲柵極結(jié)構(gòu)于上述鰭片結(jié)構(gòu)之上，其中上述鰭片結(jié)構(gòu)的多個邊緣部分并未受到上述犧牲柵極結(jié)構(gòu)所覆蓋；移除上述鰭片結(jié)構(gòu)的上述邊緣部分；蝕刻上述鰭片結(jié)構(gòu)中的上述第一納米結(jié)構(gòu)元件的多個邊緣部分，以形成多個間隔物凹腔；沉積間隔物層于上述犧牲柵極結(jié)構(gòu)及上述鰭片結(jié)構(gòu)上，以填充上述間隔物凹腔；使用微波產(chǎn)生的等離子體處理上述間隔物層，以在位于上述間隔物凹腔之外的上述間隔物層的一部分中形成氮濃度梯度；以及通過蝕刻工藝移除位于上述間隔物凹腔之外的上述間隔物層的上述經(jīng)過處理的部分，其中上述蝕刻工藝對上述間隔物層的上述經(jīng)過處理的部分的移除速率是基于在上述氮濃度梯度內(nèi)的氮濃度。

附圖說明

通過以下的詳述配合所附附圖可更加理解本發(fā)明實施例的內(nèi)容。需注意的是，根據(jù)工業(yè)上的標準做法，各個部件(feature)并未按照比例繪制。事實上，為了能清楚地討論，可能任意地放大或縮小各個部件的尺寸。

圖1是依據(jù)一些實施例的納米結(jié)構(gòu)晶體管的剖面示意圖。