[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

公开了半导体结构及其制造方法。示例性制造方法包括：提供工件，该工件包括衬底、衬底上方的隔离部件、穿过隔离部件突出的第一鳍形结构以及穿过隔离部件突出的第二鳍形结构；在第一鳍形结构和第二鳍形结构之间形成介电鳍；以及分别在第一鳍形结构和第二鳍形结构上方形成第一栅极结构和第二栅极结构。示例性制造方法也包括：从工件的背侧蚀刻隔离部件以形成暴露介电鳍的沟槽；从工件的背侧蚀刻介电鳍以形成延伸沟槽；以及在延伸沟槽上方沉积密封层。密封层覆盖第一栅极结构和第二栅极结构之间的气隙。本申请的实施例还涉及半导体器件及其形成方法。

技术领域

本申请的实施例涉及半导体器件及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业经历了指数级增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小且更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)普遍增加，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺创建的最小组件(或线))已经减小。这种按比例缩小的工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。这样的缩小也增加了处理和制造IC的复杂性。

例如，随着IC技术向更小的技术节点发展，已经引入多栅极金属氧化物半导体场效应晶体管(多栅极MOSFET或多栅极器件)，以通过增加栅极沟道耦接、减小断态电流以及减小短沟道效应(SCE)来提高栅极控制。多栅极器件通常是指具有设置在沟道区域的多于一侧上方的栅极结构(也称为栅极堆叠件)或其部分的器件。鳍式场效应晶体管(FinFET)和多桥沟道(MBC)晶体管是多栅极器件的实例，它们已成为高性能和低泄漏应用的流行和有前途的候选器件。FinFET具有由多于一侧上的栅极结构包裹的升高的沟道(例如，栅极包裹半导体材料的从衬底延伸的“鳍”的顶部和侧壁)。MBC晶体管具有可以部分或完全在沟道区域周围延伸的栅极结构，以在两侧或更多侧上提供对沟道区域的访问。因为其栅极结构围绕沟道区域，所以MBC晶体管也可以称为环绕栅晶体管(SGT)或全环栅(GAA)晶体管。

为了继续在更小的技术节点中为MBC晶体管提供期望的缩放和增加的密度，已经引入介电鳍(也称为混合介电鳍或混合鳍)以在栅极结构之间提供隔离。随着进一步减小栅极临界尺寸(CD)，栅极结构之间的寄生电容可能会降低器件性能，诸如电路速度和串扰耦接，即使介电鳍由低k介电材料制成。提高MBC晶体管栅极结构之间的隔离的措施可能在形成隔离结构同时进一步减小寄生电容方面面临的挑战。虽然现有的半导体器件通常足以满足其预期目的，但是它们并非在所有方面都令人满意。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：提供包括前侧和背侧的工件，所述工件包括衬底、位于所述衬底上方的隔离部件、从所述衬底突出并且穿过所述隔离部件的第一鳍形结构以及从所述衬底突出并且穿过所述隔离部件的第二鳍形结构，其中，所述衬底位于所述工件的背侧处，并且所述第一鳍形结构和所述第二鳍形结构位于所述工件的前侧处；在所述第一鳍形结构和所述第二鳍形结构之间形成介电鳍；分别在所述第一鳍形结构和所述第二鳍形结构上方形成第一栅极结构和第二栅极结构；从所述工件的背侧蚀刻所述隔离部件以形成暴露所述介电鳍的沟槽；从所述工件的背侧蚀刻所述介电鳍，从而形成延伸沟槽；以及在所述延伸沟槽上方沉积密封层，其中，所述密封层覆盖所述第一栅极结构和所述第二栅极结构之间的气隙。

本申请的另一些实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成多个沟道构件，所述沟道构件垂直堆叠；形成邻接所述沟道构件的横向端部的介电鳍；形成接合所述沟道构件的每个的栅极结构；去除所述衬底，从而暴露所述介电鳍的底面；去除所述介电鳍，从而形成暴露所述栅极结构的侧壁的沟槽；以及在所述沟槽上方沉积介电层，所述介电层在所述沟槽中捕获空隙。