[发明专利]半导体装置

说明书

本公开提出一种半导体装置。半导体装置包括半导体堆叠，其包括多个半导体层位于基板上，其中半导体层彼此分开且沿着实质上垂直于基板的上表面的方向堆叠；隔离结构，位于半导体堆叠的底部周围并分开多个有源区；金属栅极结构，位于半导体堆叠的通道区上并包覆每一半导体层；栅极间隔物，位于半导体堆叠的源极/漏极区上并沿着金属栅极结构的顶部的侧壁；以及内侧间隔物，位于半导体堆叠的源极/漏极区上并沿着金属栅极结构的下侧部分的侧壁，且包覆每一半导体层的边缘部分。

技术领域

本发明实施例涉及半导体装置与其制作方法，尤其涉及制作场效晶体管如纳米片场效晶体管的方法。

背景技术

集成电路产业已经历指数成长。导入多栅极装置可增加栅极-通道耦合并降低关闭状态电流，以改善栅极控制。此多栅极装置之一为纳米片装置。纳米片装置实质上可视作具有分开的半导体通道的通道区的任何装置，且其栅极结构或其部分形成于半导体通道的多侧上(比如围绕半导体通道)。在一些例子中，纳米片装置亦可称作纳米线装置、纳米环装置、栅极围绕装置、全绕式栅极装置、或多通道桥装置。纳米片晶体管可与公知的互补金属氧化物半导体制作工艺相容，且可大幅缩小晶体管的尺寸。

然而制作纳米片晶体管的方法面临挑战。举例来说，公知的纳米片装置中，半导体堆叠底部与金属栅极之间的隔离材料薄，其会造成高寄生电容于金属栅极底部与半导体堆叠之间。因此需要改善公知装置。

发明内容

例示性的半导体装置包括半导体堆叠，其包括多个半导体层位于基板上，其中半导体层彼此分开且沿着实质上垂直于基板的上表面的方向堆叠；隔离结构，位于半导体堆叠的底部周围并分开多个有源区；金属栅极结构，位于半导体堆叠的通道区上并包覆每一半导体层；栅极间隔物，位于半导体堆叠的源极/漏极区上并沿着金属栅极结构的顶部的侧壁；以及内侧间隔物，位于半导体堆叠的源极/漏极区上并沿着金属栅极结构的下侧部分的侧壁，且包覆每一半导体层的边缘部分。

另一例示性的半导体装置包括多个半导体堆叠位于基板上，其中每一半导体堆叠包括彼此分开的半导体层沿着实质上垂直于基板的上表面的方向堆叠；金属栅极结构，位于半导体堆叠的通道区上并包覆每一半导体层；以及隔离结构，分开半导体堆叠的底部，其中隔离结构包括通道区中的第一形状以及源极/漏极区中的第二形状，其中第一形状与第二形状不同。

例示性的半导体装置的形成方法，包括交错形成第一半导体层与第二半导体层的半导体堆叠于基板上，其中第一半导体层与第二半导体层包括不同材料且沿着实质上垂直于基板的上表面的方向堆叠；形成隔离结构于半导体堆叠的底部周围；沉积第三半导体层于半导体堆叠与隔离结构上，其中第三半导体层包括的材料与第二半导体层相同；形成虚置栅极结构于半导体堆叠的通道区上；以及沿着虚置栅极结构的侧壁形成栅极间隔物，其中栅极间隔物位于第三半导体层上并围绕第三半导体层。

附图说明

图1为本发明一些实施例中，制造半导体装置所用的方法的流程图。

图2为本发明一些实施例中，初始的半导体装置的三维透视图。

图3A至图13A为本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段的俯视图。

图3B至图13B为本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段沿着剖线B-B’的剖视图。

图3C至图13C为本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段沿着剖线C-C’的剖视图。

图3D至图13D为本发明一些实施例中，半导体装置在图1的方法的中间阶段沿着剖线D-D’的剖视图。

图10E为图10C中的部分X的放大图。

附图标记如下：

B-B',C-C',D-D':平面

G1,G2:坡度