[发明专利]半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种形成半导体结构的方法，包括：

在单晶衬底层上形成第一半导体材料和不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料的交替叠层；

在所述交替叠层上形成包括第一栅极腔和第二栅极腔的平面化电介质层；

通过构图所述交替叠层的第一部分，在所述第一栅极腔之下形成多个第一半导体纳米线，所述第一半导体纳米线包括所述第一半导体材料；以及

通过构图所述交替叠层的第二部分，在所述第二栅极腔之下形成多个第二半导体纳米线，所述第二半导体纳米线包括所述第二半导体材料。

2.根据权利要求1的方法，还包括：

在形成所述平面化电介质层之前在所述交替叠层上形成多个限定鳍片的掩模结构；以及

通过采用所述平面化电介质层和所述多个限定鳍片的掩模结构的组合作为蚀刻掩模蚀刻所述交替叠层，来向下延伸所述第一栅极腔和所述第二栅极腔。

3.根据权利要求2的方法，其中，构图所述交替叠层的所述第一部分包括：在抗蚀材料部分掩蔽所述交替叠层的所述第二部分的同时相对于所述第一半导体材料选择性地去除所述第二半导体材料，来横向扩展所述第一栅极腔。

4.根据权利要求3的方法，其中，通过各向同性蚀刻进行所述第一栅极腔的所述横向扩展，并且所述抗蚀材料部分是光致抗蚀剂部分。

5.根据权利要求1的方法，还包括：

形成所述交替叠层的所述第一部分上的第一可丢弃栅极结构以及所述交替叠层的所述第二部分上的第二可丢弃栅极结构；

在所述第一和第二可丢弃栅极结构上沉积并且平面化电介质材料；以及

相对于所述沉积并平面化的电介质材料选择性地去除所述第一和第二可丢弃栅极结构，其中所述沉积并平面化的电介质材料构成包括所述第一栅极腔和所述第二栅极腔的所述平面化电介质层。

6.根据权利要求5的方法，还包括：

在所述交替叠层上形成多个限定鳍片的掩模结构，其中所述第一和第二可丢弃栅极结构形成在所述多个限定鳍片的掩模结构上；以及

通过采用所述平面化电介质层和所述多个限定鳍片的掩模结构的组合作为蚀刻掩模蚀刻所述交替叠层，来向下延伸所述第一栅极腔和所述第二栅极腔。

7.根据权利要求1的方法，还包括：

在所述平面化电介质层的形成之前，向所述交替叠层的所述第一部分提供第一导电类型的掺杂剂；以及

向所述交替叠层的所述第二部分提供与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂。

8.根据权利要求7的方法，还包括：

形成所述交替叠层的所述第一部分上的第一可丢弃栅极结构以及所述交替叠层的所述第二部分上的第二可丢弃栅极结构；

采用所述第一可丢弃栅极结构作为注入掩模，用所述第二导电类型的掺杂剂掺杂所述交替叠层的所述第一部分的子部分；以及

采用所述第二可丢弃栅极结构作为注入掩模，用所述第一导电类型的掺杂剂掺杂所述交替叠层的所述第二部分的子部分。

9.根据权利要求1的方法，其中，整个所述交替叠层在形成时与所述单晶衬底层外延对准。

10.根据权利要求9的方法，其中，所述第一半导体材料和第二半导体材料中的一种具有大于所述单晶衬底层的晶格常数的晶格常数，并且所述第一半导体材料和第二半导体材料中的另一种具有小于所述单晶衬底层的晶格常数的另一晶格常数。

11.根据权利要求1的方法，还包括：

将所述第一栅极腔垂直向下延伸到所述单晶衬底层的顶表面；以及

将所述第二栅极腔垂直向下延伸到所述单晶衬底层的所述顶表面。

12.根据权利要求11的方法，还包括：在形成所述平面化电介质层之前在所述交替叠层上形成多个限定鳍片的掩模结构，其中所述第一栅极腔和所述第二栅极腔仅在不被所述多个限定鳍片的掩模结构阻挡的区域内垂直延伸。

13.根据权利要求1的方法，还包括：

在所述多个第一半导体纳米线的所有物理暴露表面上形成第一连续栅极电介质；以及

在所述多个第二半导体纳米线的所有物理暴露表面上形成第二连续栅极电介质。