[发明专利]半导体装置

说明书

公开半导体装置与其形成方法。例示性的半导体装置包括鳍状物基板，具有第一掺质浓度；抗击穿层，位于鳍状物基板上，其中抗击穿层具有第二掺质浓度，且第二掺质浓度大于第一掺质浓度；纳米结构，包括多个半导体层位于抗击穿层上；栅极结构，位于纳米结构上并包覆半导体层的每一者，其中栅极结构包括栅极介电层与栅极；第一外延的源极/漏极结构与第二外延的源极/漏极结构位于抗击穿层上，其中栅极结构位于第一外延的源极/漏极结构与第二外延的源极/漏极结构之间；以及隔离层，位于抗击穿层与鳍状物基板之间，其中隔离层的材料与栅极介电层的材料相同。

技术领域

本发明实施例一般关于半导体装置与其制作方法，更特别关于场效晶体管如全绕式栅极场效晶体管的制作方法。

背景技术

导入多栅极装置可增加栅极-通道耦合并降低关闭状态的电流，以改善栅极控制。多栅极装置之一为全绕式栅极装置。全绕式栅极装置通常视作栅极结构或其部分形成于通道区的多侧上(比如围绕通道区的一部分)的装置。全绕式栅极晶体管可与现有的互补式金属氧化物半导体制作工艺相容，因此可大幅缩小晶体管的尺寸。然而制作全绕式栅极装置的方法面临挑战。举例来说，现有的全绕式栅极装置中，外延的源极/漏极结构直接接触基板。这会造成外延的源极/漏极结构之间的接面漏电流与栓锁(闩锁，latch-up)问题，因此劣化全绕式栅极装置的效能。因此亟需改善上述问题。

发明内容

本发明一实施例提供的半导体装置包括鳍状物基板，具有第一掺质浓度；抗击穿层，位于鳍状物基板上，其中抗击穿层具有第二掺质浓度，且第二掺质浓度大于第一掺质浓度；纳米结构，包括多个半导体层位于抗击穿层上；栅极结构，位于纳米结构上并包覆半导体层的每一者，其中栅极结构包括栅极介电层与栅极；第一外延的源极/漏极结构与第二外延的源极/漏极结构位于抗击穿层上，其中栅极结构位于第一外延的源极/漏极结构与第二外延的源极/漏极结构之间；以及隔离层，位于抗击穿层与鳍状物基板之间，其中隔离层的材料与栅极介电层的材料相同。

本发明一实施例提供的半导体装置包括鳍状结构，具有第一掺杂层位于第二掺杂层上，其中第一掺杂层的第一掺质浓度大于第二掺杂层的第二掺质浓度；高介电常数的介电层，位于鳍状结构中的第一掺杂层与第二掺杂层之间；第一源极/漏极结构与第二源极/漏极结构，位于第一掺杂层上；半导体层，位于第一掺杂层上，其中半导体层更位于第一源极/漏极结构与第二源极/漏极结构之间；以及栅极堆叠，围绕半导体层，使栅极堆叠的一部分位于第一掺杂层与半导体层之间。

本发明一实施例提供的半导体装置的形成方法包括形成鳍状结构于基板上，其中鳍状结构包括第一半导体层、第二半导体层位于第一半导体层上、第三半导体层位于第二半导体层上、以及第四半导体层位于第三半导体层上，其中第一半导体层的厚度小于第三半导体层的厚度，且第二半导体层的掺杂浓度大于基板的掺杂浓度；形成虚置栅极结构于鳍状结构的第一区上；自鳍状结构的第二区与第三区移除第三半导体层与第四半导体层，其中第一区位于第二区与第三区之间；分别形成第一源极/漏极结构与第二源极/漏极结构于第二区与第三区中的第二半导体层上；移除虚置栅极结构以露出鳍状结构的第一区；选择性移除第一半导体层与第三半导体层，以形成基板与第二半导体层之间的第一间隙以及第二半导体层与第四半导体层之间的第二间隙；形成栅极介电层于第一间隙与第二间隙中，其中栅极介电层填入第一间隙，且其中栅极介电层包覆第四半导体层并部分填入第二间隙；以及形成栅极于第二间隙中的栅极介电层上。

附图说明

图1是本发明一些实施例中，形成半导体装置的方法的流程图。

图2A至图17A是本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段的三维透视图。

图2B至图17B是本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段沿着平面B-B'的剖视图。

图2C至图17C是本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段沿着平面C-C'的剖视图。

图18是本发明一些实施例中，含有多栅极结构的半导体装置沿着平面C-C'的剖视图。