一種堆疊納米片GAA-FET器件及其制作方法技術

本申請提供一種堆疊納米片GAA

【技術實現步驟摘要】
一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法


[0001]本申請涉及半導體領域，特別涉及一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法。

技術介紹

[0002]隨著集成電路特征尺寸持續微縮，傳統三柵或雙柵的鰭式場效應晶體管(Fin Field
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Effect Transistor，FinFET)在3nm以下節點受到限制，而與主流后高k金屬柵FinFET工藝兼容的納米環柵晶體管(Gate
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all
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around Field
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Effect Transistor，GAA
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FET)將是實現尺寸微縮的下一代關鍵結構，GAA
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FET的溝道主要為堆疊納米片(Stacked Nanosheet)結構。
[0003]在現有技術中，在溝道周圍具有界面氧化層(IL)和金屬柵，金屬柵中的功函數層(WFL)可以作為吸氧源吸取界面氧化層中的氧，然而，在工藝過程中，由于堆疊納米片之間的空間限制，容易出現功函數層難以填充或者填充不均勻的現象，缺乏有效的金屬柵吸氧源，吸氧效果差，導致GAA
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FET器件界面氧化層難以繼續減少，影響器件性能。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本申請的目的在于提供一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法，吸取界面氧化層中的氧，使得GAA
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FET器件界面氧化層可以繼續減少，提高器件性能。其具體方案如下：
[0005]第一方面，本申請提供了一種堆疊納米片GAA
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FET器件的制作方法，包括：
[0006]在襯底上形成第一半導體層和第二半導體層交替層疊的堆疊層；
[0007]刻蝕所述堆疊層形成鰭，并在所述鰭上形成假柵和第一側墻；
[0008]從外向內刻蝕所述第一半導體層兩端的部分區域，在所述第一半導體層兩端形成第二側墻；
[0009]去除所述第一半導體層釋放納米片溝道，所述第二半導體層作為溝道；
[0010]依次形成包圍所述溝道的界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質層和金屬柵；所述第一高k介質層和/或所述第三高k介質層為Hf基高k材料。
[0011]第二方面，本申請實施例還提供了一種堆疊納米片GAA
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FET器件，包括：
[0012]襯底，位于所述襯底一側的鰭；所述鰭包括多個第二半導體層，所述第二半導體層作為溝道；
[0013]包圍所述溝道的高k金屬柵結構，所述高k金屬柵結構包括界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質層和金屬柵。
[0014]本申請實施例提供了一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法，在襯底上形成第一半導體層和第二半導體層交替層疊的堆疊層；刻蝕所述堆疊層形成鰭，并在所述鰭上形成假柵和第一側墻；從外向內刻蝕所述第一半導體層兩端的部分區域，在所述第一半導體層兩端形成第二側墻；去除所述第一半導體層釋放納米片溝道，所述第二半導體層作為溝道；依次形成包圍所述溝道的界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質
層和金屬柵，所述第一高k介質層和/或所述第三高k介質層為Hf基高k材料。這樣，將第一高k介質層、第二高k介質層和第三高k介質層構成的疊層結構作為吸氧源，吸取界面氧化層中的氧，使得GAA
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FET器件界面氧化層可以繼續減少，且在堆疊納米片之間形成第一高k介質層、第二高k介質層和第三高k介質層疊層較容易，不受堆疊納米片之間的空間限制，能夠在堆疊納米片之間填充均勻，吸氧效果好，提高了GAA
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FET器件性能。
附圖說明
[0015]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0016]圖1示出了本申請實施例提供的一種堆疊納米片GAA
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FET器件的制作方法的流程示意圖；
[0017]圖2
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23示出了本申請實施例提供的一種堆疊納米片GAA
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FET器件的結構示意圖。
具體實施方式
[0018]為使本申請的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本申請的具體實施方式做詳細的說明。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本申請，但是本申請還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本申請內涵的情況下做類似推廣，因此本申請不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]其次，本申請結合示意圖進行詳細描述，在詳述本申請實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本申請保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0021]正如
技術介紹
中的描述，在現有技術中，在溝道周圍具有界面氧化層IL和金屬柵，金屬柵中的功函數層WFL可以作為吸氧源吸取界面氧化層中的氧，然而，在工藝過程中，由于堆疊納米片之間的空間限制，容易出現功函數層難以填充或者填充不均勻的現象，缺乏有效的金屬柵吸氧源，吸氧效果差，導致GAA
?
FET器件界面氧化層難以繼續減少，影響器件性能。
[0022]基于以上技術問題，本申請實施例提供了一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法，在襯底上形成第一半導體層和第二半導體層交替層疊的堆疊層；刻蝕所述堆疊層形成鰭，并在所述鰭上形成假柵和第一側墻；從外向內刻蝕所述第一半導體層兩端的部分區域，在所述第一半導體層兩端形成第二側墻；去除所述第一半導體層釋放納米片溝道，所述第二半導體層作為溝道；依次形成包圍所述溝道的界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質層和金屬柵，所述第一高k介質層和/或所述第三高k介質層為Hf基高k材料。這樣，將第一高k介質層、第二高k介質層和第三高k介質層構成的疊層結構作為吸氧源，吸取界面氧化層中的氧，使得GAA
?
FET器件界面氧化層可以繼續減少，且在堆疊納米片之間形成第一高k介質層、第二高k介質層和第三高k介質層疊層較容易，不受堆疊納米片之間的空間限制，能夠在堆疊納米片之間填充均勻，吸氧效果好，提高了GAA
?
FET器件性能。
[0023]為了便于理解，下面結合附圖對本申請實施例提供的一種堆疊納米片GAA
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FET器件及其制作方法進行詳細的說明。
[0024]參考圖1所示，為本申請實施例提供的一種堆疊納米片GAA
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FET器件的制作方法的流程示意圖，該方本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種堆疊納米片GAA
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FET器件的制作方法，其特征在于，包括：在襯底上形成第一半導體層和第二半導體層交替層疊的堆疊層；刻蝕所述堆疊層形成鰭，并在所述鰭上形成假柵和第一側墻；從外向內刻蝕所述第一半導體層兩端的部分區域，在所述第一半導體層兩端形成第二側墻；去除所述第一半導體層釋放納米片溝道，所述第二半導體層作為溝道；依次形成包圍所述溝道的界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質層和金屬柵；所述第一高k介質層和/或所述第三高k介質層為Hf基高k材料。2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述依次形成包圍所述溝道的界面氧化層、第一高k介質層、第二高k介質層、第三高k介質層和金屬柵，包括：依次形成包圍溝道的界面氧化層、第一高k介質層和第二高k介質層；對于第一區域曝光并選擇腐蝕所述第二高k介質層；再次形成包圍所述溝道的第二高k介質層；對于第二區域曝光并選擇腐蝕再次形成的第二高k介質層；形成包圍所述溝道的第三高k介質層和金屬柵。3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，在PMOS區域，所述第二高k介質層的材料包括以下材料的至少一種：AlO
x
、MnO
x
、ZrO
x
、TiO
x
、MoO
x
；在NMOS區域，所述第二高k介質層的材料包括以下材料的至少一種：LaO
x
、MgO
x
、ScO
x
、YO
x
、NdO
x
。4.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一高k介質層和/或所述第三高k介質層的材料包括以下材料的至少一種：HfO2、HfSiO
x
、HfON、HfSiON、HfAlO
x
、HfLaO
x
。5.根據權利要求1

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚佳欣，魏延釗，殷華湘，張青竹，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：