[发明专利]具有堆叠的纳米线状沟道的场效应晶体管及其制造方法

说明书

公开了具有堆叠的纳米线状沟道的场效应晶体管及其制造方法。场效应晶体管包括具有纳米线状沟道区的堆叠体的鳍。堆叠体至少包括第一纳米线状沟道区和在第一纳米线状沟道区上堆叠的第二纳米线状沟道区。FET包括在鳍的相对侧上的源电极和漏电极。FET还包括在第一纳米线状沟道区与第二纳米线状沟道区之间的包含SiGe的介电分隔区，介电分隔区从第二纳米线状沟道区的面对第一纳米线状沟道区的表面完全延伸到第一纳米线状沟道区的面对第二纳米线状沟道区的表面。FET包括沿堆叠体的一对侧壁延伸的栅极堆叠体。栅极堆叠体包括栅极介电层和在栅极介电层上的金属层。金属层不在第一纳米线状沟道区与第二纳米线状沟道区之间延伸。

本申请要求于2017年3月14日在美国专利商标局提交的第15/458,655号美国非临时专利申请以及2016年10月24日在美国专利商标局提交的发明名称为“具有堆叠纳米线状沟道的部分GAA纳米线状场效应晶体管及简单制造流程(Partial GAA Nanowire-like FETwith Stacked Nanowire-Like Channels with Simple Manufacturing Flow)”的第62/412,179号美国临时专利申请的优先权和权益，所述申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本公开总体上涉及场效应晶体管及制造场效应晶体管的方法。

背景技术

传统电路通常由非平面“鳍式”场效应晶体管(finFET)形成。传统finFET通常包括用作导电沟道区的多个竖直鳍。使鳍沟道区的宽度变窄改善了鳍沟道区中的电位的栅极控制。因此，传统finFET可以设置窄的鳍宽度以减小短沟道效应，因此能够使栅极长度缩小至更短。然而，随着栅极长度缩小，传统finFET会无法提供期望的性能(例如，I_eff-I_off)。另外，传统finFET不是栅极完全覆盖(GAA)结构，因此栅极控制仅位于鳍的侧部，这限制了栅极长度进一步缩小。

未来的技术已经预期了由栅极完全覆盖(GAA)的纳米线(NW)FET或GAA纳米片(NS)FET形成电路以减小短沟道效应，因此能够使栅极长度缩小至更短。然而，GAA NW FET和GAANS FET均存在集成问题。例如，GAA FET需要内部分隔件以将GAA栅极金属与源极区/漏极区分隔开以减小寄生电容。另外，GAA FET通常需要将GAA栅极金属形成在上沟道区的底部与下沟道区的顶部之间的狭窄的竖直区域中以减小寄生电容。然而，在沟道区之间的狭窄的竖直区域中形成GAA栅极金属使得难以实现期望的阈值电压(V_t)。

发明内容

本公开涉及用于nFET和/或pFET装置的场效应晶体管(FET)的各种实施例。在一个实施例中，FET包括鳍，所述鳍包括纳米线状沟道区的堆叠体。所述堆叠体至少包括第一纳米线状沟道区和堆叠在第一纳米线状沟道区上的第二纳米线状沟道区。FET还包括位于所述鳍的相对侧上的源电极和漏电极。FET还包括位于第一纳米线状沟道区与第二纳米线状沟道区之间的包含SiGe的介电分隔区。介电分隔区从第二纳米线状沟道区的面对第一纳米线状沟道区的表面完全地延伸到第一纳米线状沟道区的面对第二纳米线状沟道区的表面。FET还包括沿着纳米线状沟道区的堆叠体的一对侧壁延伸的栅极堆叠体。栅极堆叠体包括栅极介电层和位于栅极介电层上的金属层。栅极堆叠体的金属层不在第一纳米线状沟道区与第二纳米线状沟道区之间延伸。

FET还可以包括位于所述鳍上的外部分隔件。介电分隔区可以延伸到外部分隔件下面的侧部范围(lateral extent)。介电分隔区延伸到的所述侧部范围可以与外部分隔件相同。

介电分隔区的材料可以与栅极介电层的介电材料不同。

介电分隔区可以是栅极堆叠体的栅极介电层的一部分。