【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，環(huán)柵晶體管應(yīng)時(shí)而生。因環(huán)柵晶體管具有的柵堆疊結(jié)構(gòu)不僅形成在溝道區(qū)的頂部和側(cè)壁上、還形成在溝道區(qū)的底部，故與平面晶體管和鰭式場效應(yīng)晶體管相比，環(huán)柵晶體管具有較強(qiáng)的柵控能力，利于抑制短溝道效應(yīng)。現(xiàn)有的環(huán)柵晶體管制造工藝中，常采用通過向絕緣體上硅襯底包括的頂硅層內(nèi)注入摻雜的方式抑制寄生溝道漏電，提高環(huán)柵晶體管的工作性能。
2、但是，絕緣體上硅襯底中頂硅層的厚度和均勻性難以得到保證，而不同的厚度對雜質(zhì)注入的濃度要求比較嚴(yán)格，而且頂硅層的厚度通常較小(大約為20nm)導(dǎo)致向厚度較薄的頂硅層內(nèi)注入雜質(zhì)的控制精度較高，即導(dǎo)致抑制寄生溝道漏電的難度較大，不利于提升環(huán)柵晶體管的電學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，用于抑制寄生溝道漏電，提高半導(dǎo)體器件的工作性能，且提高半導(dǎo)體器件的良率。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本專利技術(shù)提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體基底、有源結(jié)構(gòu)和柵堆疊結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體基底包括依次層疊設(shè)置的硅襯底、埋氧化層和頂硅層。有源結(jié)構(gòu)設(shè)置在頂硅層上。有源結(jié)構(gòu)包括源區(qū)、漏區(qū)、以及位于源區(qū)和漏區(qū)之間的至少一層納米結(jié)構(gòu)。源區(qū)和漏區(qū)直接位于頂硅層上。頂硅層位于至少一層納米結(jié)構(gòu)下方的部分開設(shè)有貫穿的開口槽。每層納米結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體材料部、以及環(huán)繞在第一半導(dǎo)體材料部外周的第二半導(dǎo)體材料部。第二半導(dǎo)體材料部分別與第一半導(dǎo)體
3、采用上述技術(shù)方案的情況下，在本專利技術(shù)提供的半導(dǎo)體器件中，雖然半導(dǎo)體基底還包括設(shè)置在埋氧化層上的頂硅層，并且有源結(jié)構(gòu)設(shè)置在頂硅層上，但是頂硅層位于納米結(jié)構(gòu)下方的部分開設(shè)有貫穿的開口槽，即至少納米結(jié)構(gòu)被柵堆疊結(jié)構(gòu)環(huán)繞的部分懸設(shè)在埋氧化層的上方。此時(shí)，柵堆疊結(jié)構(gòu)可以通過開口槽直接設(shè)置在埋氧化層上，而該埋氧化層為不導(dǎo)電的介質(zhì)層，因此可以直接利用埋氧化層抑制寄生溝道漏電，提高半導(dǎo)體器件的工作性能。其次，每層納米結(jié)構(gòu)均包括第一半導(dǎo)體材料部、以及環(huán)繞在第一半導(dǎo)體材料部外周的第二半導(dǎo)體材料部。該第二半導(dǎo)體材料部分別與第一半導(dǎo)體材料部和頂硅層的材料不同。在此情況下，在實(shí)際的制造過程中，在去除犧牲柵，并在第一半導(dǎo)體材料部的外周形成第二半導(dǎo)體材料部后，可以利用第二半導(dǎo)體材料部和頂硅層之間的材料差異，選擇僅能夠?qū)敼鑼泳哂锌涛g作用，而對第二半導(dǎo)體材料部不具有刻蝕作用(或刻蝕影響較小)的刻蝕劑，對頂硅層位于納米結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行選擇性刻蝕，就可以獲得上述開口槽，此時(shí)無須為了抑制寄生溝道漏電采用向絕緣體上硅襯底包括的頂硅層內(nèi)注入摻雜的方式，而因?qū)敼鑼拥暮穸葴p薄處理以及對雜質(zhì)注入的濃度要求比較嚴(yán)格導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的良率較低，降低向頂硅層內(nèi)注入雜質(zhì)的要求，利于提高半導(dǎo)體器件的良率。
4、在一種示例中，上述頂硅層為本征頂硅層。或者，頂硅層的導(dǎo)電類型與有源結(jié)構(gòu)包括的源區(qū)和漏區(qū)的導(dǎo)電類型相反。
5、在一種示例中，上述頂硅層的厚度大于等于5nm、且小于等于30nm。
6、在一種示例中，上述頂硅層內(nèi)的雜質(zhì)的摻雜濃度大于等于5e17cm-3、且小于等于1e19cm-3。
7、在一種示例中，上述第一半導(dǎo)體材料部的材料包括si1-xgex。其中，0≤x≤30％。
8、在一種示例中，上述第二半導(dǎo)體材料部的材料包括si1-ygey。y-x≥15％。
9、在一種示例中，上述半導(dǎo)體器件還包括至少設(shè)置在柵堆疊結(jié)構(gòu)沿長度方向兩側(cè)的柵極側(cè)墻。沿柵堆疊結(jié)構(gòu)的長度方向，每層納米結(jié)構(gòu)包括第一區(qū)、以及位于第一區(qū)兩側(cè)的第二區(qū)。柵堆疊結(jié)構(gòu)環(huán)繞在第一區(qū)的外周。其中，第一半導(dǎo)體材料部對應(yīng)第一區(qū)的部分的厚度和寬度分別小于第一半導(dǎo)體材料部對應(yīng)第二區(qū)的部分的厚度和寬度；和/或，納米結(jié)構(gòu)對應(yīng)第一區(qū)的部分的厚度和寬度分別等于納米結(jié)構(gòu)對應(yīng)第二區(qū)的厚度和寬度。
10、在一種示例中，上述半導(dǎo)體器件還包括內(nèi)側(cè)墻。內(nèi)側(cè)墻設(shè)置在柵堆疊結(jié)構(gòu)分別與源區(qū)和漏區(qū)之間。
11、在一種示例中，上述有源結(jié)構(gòu)包括沿半導(dǎo)體基底的厚度方向間隔分布的至少兩側(cè)納米結(jié)構(gòu)。位于底層的內(nèi)側(cè)墻的厚度大于其余層內(nèi)側(cè)墻的厚度。
12、第二方面，本專利技術(shù)提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件的制造方法包括：首先，提供一半導(dǎo)體基底。半導(dǎo)體基底包括依次層疊設(shè)置的硅襯底、埋氧化層和頂硅層。接下來，形成設(shè)置在頂硅層上的有源結(jié)構(gòu)。有源結(jié)構(gòu)包括源區(qū)、漏區(qū)、以及位于源區(qū)和漏區(qū)之間的至少一層納米結(jié)構(gòu)。源區(qū)和漏區(qū)直接位于頂硅層上。每層納米結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體材料部、以及環(huán)繞在第一半導(dǎo)體材料部外周的第二半導(dǎo)體材料部。第二半導(dǎo)體材料部分別與第一半導(dǎo)體材料部和頂硅層的材料不同。接下來，在頂硅層位于至少一層納米結(jié)構(gòu)下方的部分開設(shè)貫穿的開口槽。接下來，形成設(shè)置在埋氧化層上的柵堆疊結(jié)構(gòu)。柵堆疊結(jié)構(gòu)環(huán)繞在每層納米結(jié)構(gòu)的外周。
13、在一種示例中，形成設(shè)置在頂硅層上的有源結(jié)構(gòu)，包括：在頂硅層上形成沿半導(dǎo)體基底的厚度方向依次層疊設(shè)置的犧牲層和溝道層。在層疊設(shè)置的犧牲層和溝道層中，位于底層的膜層為犧牲層。接下來，選擇性刻蝕層疊設(shè)置的犧牲層和溝道層、以及頂硅層，以在埋氧化層上形成鰭狀結(jié)構(gòu)。接下來，形成橫跨在鰭狀結(jié)構(gòu)上的犧牲柵和柵極側(cè)墻。柵極側(cè)墻至少設(shè)置在犧牲柵沿自身長度方向的兩側(cè)。接下來，去除鰭狀結(jié)構(gòu)暴露在犧牲柵和柵極側(cè)墻之外的部分。接下來，在剩余的鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別形成源區(qū)和漏區(qū)。接下來，去除犧牲柵，以及剩余的每層犧牲層。接下來，在頂硅層暴露在外的部分上形成遮擋層；并使剩余的每層溝道層形成相應(yīng)層第一半導(dǎo)體材料部。遮擋層的材料不同于第一半導(dǎo)體材料部和第二半導(dǎo)體材料部的材料。接下來，形成環(huán)繞在第一半導(dǎo)體材料部外周的第二半導(dǎo)體材料部。接下來，去除遮擋層。
14、在一種示例中，使剩余的每層溝道層形成相應(yīng)層第一半導(dǎo)體材料部，包括：對剩余的每層溝道層進(jìn)行減薄處理，以形成相應(yīng)層第一半導(dǎo)體材料部。
15、在一種示例中，去除鰭狀結(jié)構(gòu)暴露在犧牲柵和柵極側(cè)墻之外的部分前，在剩余的鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別形成源區(qū)和漏區(qū)后，半導(dǎo)體器件的制造方法還包括：沿柵堆疊結(jié)構(gòu)的長度方向，去除每層犧牲層的兩側(cè)邊緣部分，以形成凹口。接下來，形成填充在凹口內(nèi)的內(nèi)側(cè)墻。
16、本專利技術(shù)中第二方面及其各種實(shí)現(xiàn)方式的有益效果，可以參考第一方面及其各種實(shí)現(xiàn)方式中的有益效果分析，此處不再贅述。
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1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述頂硅層為本征頂硅層；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述頂硅層的厚度大于等于5nm、且小于等于30nm；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料部的材料包括Si1-xGex；其中，0≤x≤30％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體材料部的材料包括Si1-yGey；y-x≥15％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件還包括至少設(shè)置在柵堆疊結(jié)構(gòu)沿長度方向兩側(cè)的柵極側(cè)墻；
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件還包括內(nèi)側(cè)墻；所述內(nèi)側(cè)墻設(shè)置在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)分別與所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述有源結(jié)構(gòu)包括沿半導(dǎo)體基底的厚度方向間隔分布的至少兩層所述納米結(jié)構(gòu)；位于底層的所述內(nèi)側(cè)墻的厚度大于其余層所述內(nèi)側(cè)墻的厚度。
9.一種半
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述形成設(shè)置在所述頂硅層上的有源結(jié)構(gòu)，包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述使剩余的每層所述溝道層形成相應(yīng)層所述第一半導(dǎo)體材料部，包括：對剩余的每層所述溝道層進(jìn)行減薄處理，以形成相應(yīng)層所述第一半導(dǎo)體材料部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述去除所述鰭狀結(jié)構(gòu)暴露在所述犧牲柵和柵極側(cè)墻之外的部分后，所述在剩余的所述鰭狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別形成所述源區(qū)和所述漏區(qū)前，所述半導(dǎo)體器件的制造方法還包括：沿所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的長度方向，去除每層所述犧牲層的兩側(cè)邊緣部分，以形成凹口；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述頂硅層為本征頂硅層；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述頂硅層的厚度大于等于5nm、且小于等于30nm；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料部的材料包括si1-xgex；其中，0≤x≤30％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體材料部的材料包括si1-ygey；y-x≥15％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件還包括至少設(shè)置在柵堆疊結(jié)構(gòu)沿長度方向兩側(cè)的柵極側(cè)墻；
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件還包括內(nèi)側(cè)墻；所述內(nèi)側(cè)墻設(shè)置在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)分別與所述源區(qū)和所述漏區(qū)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李永亮，雒懷志，張曦，羅軍，
申請(專利權(quán))人：北京知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營管理有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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