[发明专利]半导体装置的形成方法

说明书

此处公开半导体装置的形成方法，具体地公开半导体装置与其形成方法。例示性的方法包括交错形成多个第一半导体层与多个第二半导体层于基板上，其中第一半导体层与第二半导体层包括不同材料，并沿着实质上垂直于基板的上表面的方向向上堆叠；形成虚置栅极结构于第一半导体层与第二半导体层上；沿着虚置栅极结构的侧壁形成源极/漏极沟槽；形成多个内侧间隔物于第一半导体层的边缘部分之间，其中内侧间隔物朝第二半导体层弯曲；以及外延成长源极/漏极结构于源极/漏极沟槽中，其中源极/漏极结构接触第一半导体层并包含多个晶面，以形成远离内侧间隔物的凹陷。

技术领域

本发明实施例实质上关于半导体装置与其制作方法，更特别关于制作场效晶体管如纳米片场效晶体管的方法。

背景技术

集成电路产业已经历指数成长。导入多栅极装置可增加栅极-通道耦合并降低关闭状态电流，以改善栅极控制。多栅极装置之一为纳米片装置。纳米片装置通常指的是含有分开的半导体通道的通道区的任何装置，其栅极结构或其部分形成于半导体通道的多侧上(比如围绕半导体通道)。在一些例子中，纳米片装置亦称作纳米线装置、纳米环装置、环绕栅极装置、全绕式栅极装置、或多通道桥装置。纳米片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，且可大幅缩小晶体管。

然而，制作纳米片晶体管的方法存在挑战。举例来说，现有的纳米片装置中可能产生高寄生电容于外延的源极/漏极结构与金属栅极之间，因为外延的源极/漏极结构与金属栅极之间的内侧间隔物具有高介电常数的材料与受限的厚度。此外，在清洁及/或蚀刻外延结构工艺或移除硅锗层工艺时，易损伤内侧间隔物。

发明内容

本发明提供许多不同实施例。此处公开具有弯曲的内侧间隔物与晶面的源极/漏极结构的半导体装置与其制作方法。半导体装置的形成方法包括交错形成多个第一半导体层与多个第二半导体层于基板上，其中第一半导体层与第二半导体层包括不同材料，并沿着实质上垂直于基板的上表面的方向向上堆叠；形成虚置栅极结构于第一半导体层与第二半导体层上；沿着虚置栅极结构的侧壁形成源极/漏极沟槽；形成多个内侧间隔物于第一半导体层的边缘部分之间，其中该些内侧间隔物朝第二半导体层弯曲；以及外延成长源极/漏极结构于源极/漏极沟槽中，其中源极/漏极结构接触第一半导体层并包含多个晶面，以形成远离内侧间隔物的凹陷。

半导体装置的另一例示性形成方法包括形成第一半导体堆叠于基板的第一区上，并形成第二半导体堆叠于基板的第二区上，其中第一半导体堆叠与第二半导体堆叠的每一者包括不同材料的第一半导体层与第二半导体层，其中第一半导体层与第二半导体层沿着实质上垂直于基板上表面的方向向上堆叠；形成虚置栅极结构于第一半导体堆叠与第二半导体堆叠的通道区上；选择性移除第二半导体层的边缘部分，以形成第一间隙于第一半导体层的边缘部分之间；顺应性形成内侧间隔物，以部分地填入第一间隙；形成牺牲结构以与内侧间隔物填满第一间隙；形成硬遮罩以覆盖基板的第二区；移除基板的第一区中的牺牲结构，以形成内侧间隔物所围绕的第二间隙；以及外延成长源极/漏极结构于基板的第一区中的源极/漏极区上，其中源极/漏极结构自第一半导体层的侧壁外延成长，并沿着实质上垂直于基板上表面的方向合并，以形成远离内侧间隔物的第三间隙。

例示性的半导体装置包括半导体堆叠，位于基板上，其中半导体堆叠包括彼此分开且沿着实质上垂直于基板上表面的方向向上堆叠的半导体层；栅极结构，位于半导体堆叠的通道区上，并包覆每一半导体层；内侧间隔物，位于半导体层的边缘部分之间并朝栅极结构弯曲；以及源极/漏极结构，位于半导体堆叠的源极/漏极区上并接触半导体层的侧壁，其中源极/漏极结构包括晶面以形成气隙的第一部分于内侧间隔物与源极/漏极结构之间，而弯曲的内侧间隔物形成气隙的第二部分于内侧间隔物与源极/漏极结构之间。

附图说明

图1是本发明一些实施例中，制造半导体装置的方法的流程图。

图2是本发明一些实施例中，初始的半导体装置的三维透视图。