[发明专利]半导体装置结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体技术，特别是涉及具有纳米线的半导体装置结构及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit，IC)产业已历经了快速的成长。集成电路材料及设计的技术的进步造成集成电路世代的产生，每一世代的电路比前一世代更小且更复杂。

在集成电路的发展过程中，通常增加了功能密度(即，每单位晶片面积所内连接的装置的数量)，却降低了几何尺寸(即，工艺中所能制造出的最小元件)。尺寸缩小所带来的好处通常包括提高生产效率及降低相关成本。

这样的尺寸缩小也增加了加工及制造集成电路的复杂性，且为了这些进步得以实现，集成电路加工及制造需要类似的发展。举例来说，已发展出三维(three dimensional)晶体管，例如具有纳米线(nanowire)的半导体装置，来取代平面晶体管，以期望在此领域有所进一步发展。

发明内容

本公开的一些实施例提供半导体装置结构。半导体装置结构包括第一半导体层及第二半导体层，纵向地堆叠于半导体基底上。第一半导体层及第二半导体层包括不同的材料。半导体装置结构也包括栅极堆叠，覆盖第一半导体层的第一部分。半导体装置结构还包括间隔元件，位于栅极堆叠的侧壁上。间隔元件覆盖第二半导体层以及第一半导体层的第二部分。第二半导体层的厚度不同于第二部分的厚度。

本公开的一些实施例提供半导体装置结构。半导体装置结构包括多层第一半导体层，位于半导体基底上。多层第一半导体层以第一间距彼此纵向地间隔。半导体装置结构也包括第一栅极堆叠，覆盖第一半导体层。半导体装置结构还包括多层第二半导体层，位于半导体基底上。多层第二半导体层以不同于第一间距的第二间距彼此纵向地间隔。第一半导体层的材料不同于第二半导体层的材料。再者，半导体装置结构包括第二栅极堆叠，覆盖第二半导体层。

本公开的一些实施例提供半导体装置结构的形成方法。半导体装置结构的形成方法包括在第一区域及第二区域内的半导体基底上纵向地堆叠第一半导体层及第二半导体层。第一半导体层及第二半导体层包括不同的材料，且具有不同的厚度。半导体装置结构的形成方法也包括使用第一蚀刻剂去除第一区域内的第二半导体层。半导体装置结构的形成方法还包括在第一区域内形成覆盖第一半导体层的第一栅极堆叠。再者，半导体装置结构的形成方法包括使用第二蚀刻剂去除第二区域内的第一半导体层。半导体装置结构的形成方法也包括在第二区域内形成覆盖第二半导体层的第二栅极堆叠。

附图说明

图1A至图1L为绘示出根据一些实施例的半导体装置结构的制造过程的各个阶段的立体图。

图2A及图2B为绘示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。

图3为绘示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。

图4A及图4B为分别绘示出根据一些实施例的半导体装置结构的立体图及剖面示意图。

图5A及图5B为分别绘示出根据一些实施例的半导体装置结构的立体图及剖面示意图。

【符号说明】

100 半导体基底

100A 区域

100B 区域

110 半导体层

110’ 包覆层

110A 第一部分

110B 第二部分

120 半导体层

120’ 包覆层

120A 第一部分

120B 第二部分

130 凹口

140 鳍状结构

150 隔离特征

160 虚设栅极堆叠

170 虚设介电层

180 虚设栅极电极

190 硬掩模

200 间隔元件

210 源极或漏极结构

220 介电层

230 凹口

240 金属栅极堆叠结构

250 凹口

260 金属栅极堆叠结构

270 栅极介电层

280 金属栅极电极

290 栅极介电层

300 金属栅极电极

D₁、D₂ 距离

S₁、S₁’、S₂、S₂’ 间距