[发明专利]半导体元件结构及其制备方法

说明书

本公开提供一种半导体元件结构及其制备方法。该制备方法包括在一基底上形成一环状结构；执行一蚀刻工艺以在该环状结构下形成一环状半导体鳍部；在该基底与该环状半导体鳍部的一底部接触的表面上，形成一下源极/漏极区；形成与该环状半导体鳍部的一内侧壁接触的一内栅极结构，并形成与该环状半导体鳍部的一外侧壁接触的一外栅极结构；以及在该环状半导体鳍部的一上部上形成一上源极/漏极区。

技术领域

本公开主张2019/07/15申请的美国正式申请案第16/511,602号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

当半导体元件结构变得更小且更高度整合时，已经发展出许多制造具有精细图案的半导体元件结构的技术。特别地是，一光刻工艺是典型地被用来在一基底上制造电子或光电元件，且由光刻工艺所制备的光刻胶图案是在蚀刻或离子植入工艺中当作是遮罩。当所需之间距尺寸(pitch size)与临界尺寸(critical dimension，CD)持续变小时，光刻胶图案的精细度(fineness)在整合程度上变成是一个非常重要的参数。然而，用于制造半导体部件(semiconductor features)的光刻工艺在曝光设备(exposure apparatus)的分辨率中存在有一限制。

虽然存在具有精细图案的半导体元件结构及其制备方法是已满足其预期目的，但其并非所有方面已完全地满足。因此，针对经由光刻工艺所制备的具有精细图案的半导体元件结构的技术，目前仍有需多问题必须克服。

上文的“现有技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“现有技术”说明公开本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

发明内容

本公开的一实施例提供一种半导体元件结构的制备方法。该半导体元件结构的制备方法包括：在一基底上形成一环状结构；执行一蚀刻工艺以在该环状结构下形成一环状半导体鳍部；在该基底与该环状半导体鳍部的一底部接触的一表面上，形成一下源极/漏极区；形成与该环状半导体鳍部的一内侧壁接触的一内栅极结构，并形成与该环状半导体鳍部的一外侧壁接触的一外栅极结构；以及在该环状半导体鳍部的一上部上形成一上源极/漏极区。

在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法还包括：在该基底上形成一柱体；形成环绕该柱体的该环状结构，其中该柱体的一宽度大于该环状结构的一宽度；以及移除在该环状结构形成之后的该柱体。

在本公开的一些实施例中，该柱体的该宽度大于该环状结构的一宽度的三倍。

在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法还包括：形成具有暴露该环状半导体鳍部的一部分的一缝隙的一遮罩层；以及执行一蚀刻工艺以移除该环状半导体鳍部通过该缝隙而暴露的一部分。

在本公开的一些实施例中，该缝隙暴露该内栅极结构的一部分以及该外栅极结构的一部分，而该蚀刻工艺移除该内栅极结构的一部分以及该外栅极结构的一部分。

在本公开的一些实施例中，该半导体元件结构的制备方法，还包括在该下源极/漏极区的顶部上形成一牺牲外延半导体层(sacrificial epitaxial semiconductorlayer)，其中该下源极/漏极区由一第一种外延半导体材料所制，该牺牲外延半导体层由一第二种外延半导体材料所制。

在本公开的一些实施例中，该第一种外延半导体材料包括具有一第一锗浓度的结晶硅锗(crystalline silicon germanium)，该第二种外延半导体材料包括具有一第二锗浓度的结晶硅锗，该第二锗浓度大于该第一锗浓度。

在本公开的一些实施例中，该第一种外延半导体材料包括结晶硅(crystallinesilicon)，该第二种外延半导体材料包括结晶硅锗(crystalline silicon germanium)。