[发明专利]具有用于多值逻辑应用的多层鳍部的鳍式场效晶体管及其形成方法

权利要求书

1.一种形成半导体装置的方法，包括:

于硅基板上形成多个鳍片，各该鳍片以硬掩模覆盖；

以氧化物填充该些鳍片与该些硬掩模之间的空间；

移除该硬掩模且使各该鳍片凹陷，在各该鳍片上方的该氧化物中形成凹穴；

在各该凹穴中形成多层硅基底(Si-based)层，该些硅基底层从底层到顶层具有逐渐增加的锗(Ge)或碳(C)含量的比例或逐渐减少的掺杂物浓度；

对该些鳍片的顶部进行化学机械抛光以达到平坦化；

使该氧化物凹陷到低于该些鳍片的底部的深度，该些鳍片的厚度相等于各该硅基底层的厚度；以及

于该多层硅基底层上方形成高k栅极介电及金属栅极电极。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以加热的磷酸将该硬掩模从该鳍片上移除，以及通过等离子硅蚀刻使该些鳍片凹陷。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括形成深度为40纳米(nm)的各个凹穴，其中，各该凹穴具有5比1或更小的深宽比。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括形成厚度为10到15纳米的各个硅基底层。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过外延生长顺序地形成该些硅基底层。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过硅锗(SiGe)的选择性外延生长(SEG)以逐渐增加的锗比例形成该些硅基底层。

7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过碳掺杂硅(Si:C)的选择性外延生长以逐渐增加的碳比例形成该些硅基底层。

8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过原位掺杂硅的选择性外延生长以逐渐降低的掺杂物浓度形成该些硅基底层。

9.一种半导体装置，包括:

多个鳍片，在硅基板上；

氧化物，填充在该些鳍片之间的空间；

各该鳍片具有堆叠的多个硅基底(Si-based)层，该些硅基底层从底层到顶层具有逐渐增加的锗或碳比例及/或具有逐渐减少的掺杂物浓度，其中该多个硅基底层是由选择性外延生长(SEG)形成；以及

金属栅极电极，在该多个硅基底层上方，且各层的阀值电压V_t从底层渐次地逐渐降低。

10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，各硅基底层具有10到15纳米的厚度。

11.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，该些硅基底层包括选择性外延生长的硅锗(SiGe)，且具有逐渐增加的锗比例。

12.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，该些硅基底层包括选择性外延生长的碳掺杂硅(Si:C)，且具有逐渐增加的碳比例。

13.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，该些硅基底层包括选择性外延生长的原位掺杂硅，且具有逐渐减少的掺杂物浓度。

14.一种形成半导体装置的方法，包括:

在硅基板上形成多个鳍片，各该鳍片以硬掩模覆盖；

以氧化物填充该些鳍片与该些硬掩模之间的空间；

平坦化该氧化物；

以加热的磷酸移除该硬掩模且使各该鳍片凹陷，在各该鳍片上方的该氧化物中形成深度40纳米(nm)的凹穴；

遮蔽用于P型鳍式场效晶体管的鳍片上方的凹穴，并曝露用于N型鳍式场效晶体管的该些鳍片；

在各凹穴中外延生长多个硅基底(Si-based)层，该些硅基底层从底层到顶层具有逐渐增加的碳(C)比例，或者具有逐渐减少的P型掺杂物浓度；

遮蔽用于N型鳍式场效晶体管的鳍片上方的凹穴，并曝露用于P型鳍式场效晶体管的该些鳍片；

在各凹穴中外延生长多个硅基底(Si-based)层，该些硅基底层从底层到顶层具有逐渐增加的锗(Ge)比例，或者具有逐渐减少的N型掺杂物浓度；

使该氧化物凹入该些鳍片的顶部到低于该鳍片的底部的深度，该些鳍片的厚度相等于各硅基底层的厚度；以及

于该多个硅基底层上方且围绕着该些鳍片形成高k栅极介电及金属栅极电极。