[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构包含从基底延伸且沿第一方向纵向定向的鳍片，其中鳍片包含半导体层堆叠，设置于基底上且沿与第一方向垂直的第二方向纵向定向的隔离部件，其中隔离部件邻近鳍片设置，及具有设置于半导体层堆叠上的顶部及与半导体层堆叠交错的底部的金属栅极结构。再者，金属栅极结构的底部的侧壁由隔离部件的第一侧壁定义，且金属栅极结构的顶部横向延伸至隔离部件的顶面。

技术领域

本公开实施例涉及一种半导体结构及其形成方法，且特别涉及一种用于多栅极场效晶体管的半导体结构及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit，IC)产业经历了指数级增长。IC材料和设计的技术进步产生了几代IC，每一代的电路都比上一代更小、更复杂。在IC演进的过程中，功能密度(即每芯片面积互连装置的数量)已普遍增加，而几何尺寸(即可以使用制造工艺创造的最小组件(或线))已变小。此按比例缩小的过程通常通过增加生产效率和降低相关成本，来提供好处。此按比例缩小还增加了加工和制造IC的复杂性，且为了实现这些进步，需要在IC加工和制造方面进行类似的发展。

作为一类型的多栅极晶体管的纳米片场效晶体管(A nanosheet field-effecttransistor,NS FET或替代地称为全绕式栅极场效晶体管GAA FET)通常可包含设置在主动区(例如鳍片)上的通道层(例如Si层)堆叠、在主动区上或中形成的源极/漏极(S/D)部件、及与通道层堆叠交错且在S/D部件之间插入的金属栅极堆叠。虽然形成NS FET的现有方法通常已经足够，但它们在所有方面都不是完全令人满意的。例如，在虚设栅极堆叠的图案化期间无意的覆盖偏移可能会导致结构缺陷，从而导致装置性能下降。

发明内容

本公开的一个实施例为一种形成半导体结构的方法，方法包含形成从半导体基底突出的鳍片，其中鳍片沿第一方向纵向定向，且其中鳍片包含交替的第一半导体层和第二半导体层的堆叠；形成沟槽以分开鳍片，其中沟槽沿垂直于第一方向的第二方向纵向定向；形成隔离结构于沟槽中；形成介电头盔于隔离结构上；形成虚设栅极结构于介电头盔上，其中虚设栅极结构的第一部分设置于鳍片上且沿第二方向纵向定向，其中虚设栅极结构的第二部分平行于第一部分且邻近隔离结构的侧壁设置，且其中虚设栅极结构的第三部分从第二部分延伸且至介电头盔的顶面上；形成多个源极/漏极部件于鳍片中；以及形成金属栅极结构取代虚设栅极结构及第二半导体层。

本公开的另一个实施例为一种形成半导体结构的方法，方法包含形成从基底突出且被第一沟槽分开的多个鳍片，其中每个鳍片都包含交替的多个通道层和多个非通道层的堆叠；将鳍片图案化，以形成垂直于鳍片纵向定向的第二沟槽；沿在第一沟槽和第二沟槽中露出的每个鳍片的侧壁形成披覆层；形成隔离结构于披覆层上，以填充第一沟槽和第二沟槽；形成介电部件于隔离结构上，其中介电部件从鳍片突出；形成虚设栅极结构，包含：形成在披覆层上且邻近介电部件的第一侧壁设置的第一部分；以及形成连接至第一部分且在介电部件的顶面上设置的第二部分；邻近虚设栅极结构的第一部分形成源极/漏极部件；以及用金属栅极结构取代虚设栅极结构、非通道层和披覆层。

本公开的又一个实施例为一种半导体结构，结构包含从基底延伸且沿第一方向纵向定向的鳍片，其中鳍片包含半导体层堆叠；设置于基底上且沿与第一方向垂直的第二方向纵向定向的隔离部件，其中隔离部件邻近鳍片来设置；以及具有顶部设置于半导体层堆叠上及底部与半导体层堆叠交错的金属栅极结构，其中金属栅极结构的底部的侧壁由隔离部件的第一侧壁定义，且其中金属栅极结构的顶部横向延伸至隔离部件的顶面。

附图说明

根据以下的详细说明并配合说明书附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，各种部件并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。

图1A和1B示出了根据本公开的各种实施例的用于制造半导体结构的示例方法的流程图。