【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體集成電路工藝，尤其涉及一種異質溝道環柵器件及制備方法。
技術介紹
1、現階段集成電路工藝的發展遇到了一些瓶頸，隨著晶體管尺寸逐漸接近物理極限，量子效應和寄生效應引起功耗密度增加，導致晶體管尺寸等比例微縮的研發難度與成本越來越高。因此，近幾年集成度的提高速度已經逐漸落后于“摩爾定律”的預測，產業已經進入了“后摩爾時代”。
2、在“后摩爾時代”，關于集成電路的相關研究已經從原來的平面工藝不斷微縮變為尋求垂直方向的機會，包括finfet之后的nanosheet（納米片）、forksheet（叉板）等先進工藝節點的研究，希望在垂直方向集成的器件或芯片來延續“摩爾定律”。
3、目前在2/3nm節點，正進入環柵器件技術。區別于finfet溝道三面被柵極包圍，環珊器件四面被柵極包圍，因而被稱為環柵器件。然而，傳統環柵器件的柵極堆垛工藝，由于nmos和pmos采用了同質的si材料的溝道，因而需要對nmos柵極的功函數層和pmos柵極的功函數層進行分別處理，不僅造成了工藝的復雜化，而且因nmos柵極的功函數層和pmos柵極的功函數層之間的組成差異較大，使得nmos與pmos的間距受制于pmos的功函數層厚度，因而對器件的微縮帶來了影響。
4、因此，有必要提供一種新型的環柵器件及其柵極堆垛技術以解決現有技術中存在的上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種異質溝道環柵器件及制備方法。
2、為
3、本專利技術提供一種異質溝道環柵器件，包括：相鄰設置的nmos器件和pmos器件，所述nmos器件和所述pmos器件分別設有圍合在各自溝道側面上的柵極結構，所述nmos器件的溝道材料與所述pmos器件的溝道材料不同，所述nmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料與所述pmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料相同。
4、進一步地，所述nmos器件和所述pmos器件相鄰設于襯底的一側上，所述nmos器件設有第一溝道和圍合在所述第一溝道側面上的第一柵極結構，所述第一柵極結構設有第一功函數層，所述第一功函數層包括多個第一子功函數層，所述pmos器件設有第二溝道和圍合在所述第二溝道側面上的第二柵極結構，所述第二柵極結構設有第二功函數層，所述第二功函數層包括多個第二子功函數層，所述第一溝道的材料為第一半導體，所述第二溝道的材料為與所述第一半導體不同的第二半導體，各所述第一子功函數層與各所述第二子功函數層對應設置，且每個所述第一子功函數層的材料與對應的一個所述第二子功函數層的材料相同。
5、進一步地，所述第一柵極結構還設有圍合在所述第一功函數層外側的第一柵極金屬層，所述第二柵極結構還設有圍合在所述第二功函數層外側的第二柵極金屬層，所述第一柵極金屬層與所述第二柵極金屬層相連于所述nmos器件和所述pmos器件之間。
6、進一步地，所述nmos器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第一溝道，每個所述第一溝道的側面上都依次圍合有所述第一功函數層和所述第一柵極金屬層，所述pmos器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第二溝道，每個所述第二溝道的側面上都依次圍合有所述第二功函數層和所述第二柵極金屬層，所述第一柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第一溝道之間，所述第二柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第二溝道之間，且所述第一柵極金屬層與所述第二柵極金屬層還填充在所述第一溝道和所述第二溝道之間以緊密相連。
7、進一步地，所述第一柵極金屬層的材料與所述第二柵極金屬層的材料相同，形成所述第一柵極結構和所述第二柵極結構共用的柵極金屬層。
8、進一步地，所述第一溝道的截面尺寸和所述第二溝道的截面尺寸相同，所述第一功函數層的厚度和所述第二功函數層的厚度相同，或者，每個所述第一子功函數層的厚度與對應的一個所述第二子功函數層的厚度相同；和/或，所述第一溝道和所述第二溝道在遠離所述襯底的方向上錯位設置。
9、進一步地，所述第一半導體包括si，所述第二半導體包括sige；和/或，所述第一子功函數層和所述第二子功函數層的數量為三層，自內向外依次包括tin層、tial層和tin層；和/或，所述第一溝道與所述第一功函數層之間，和所述第二溝道與所述第二功函數層之間分別自內向外依次設有sio2層和hfo2層。
10、進一步地，所述tin層的厚度為1~2nm，所述tial層的厚度為3~4nm，所述tin層的厚度為1~2nm，或者，所述第一功函數層和所述第二功函數層的厚度為8~11nm；所述sio2層的厚度為小于1nm，所述hfo2層的厚度為1~2nm。
11、進一步地，所述異質溝道環柵器件包括反相器。
12、本專利技術還提供一種異質溝道環柵器件的制備方法，包括：
13、形成相鄰設置的nmos器件和pmos器件，使所述nmos器件和所述pmos器件分別形成有圍合在各自溝道側面上的柵極結構，所述nmos器件的溝道材料與所述pmos器件的溝道材料不同，所述nmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料與所述pmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料相同。
14、進一步地，所述nmos器件和pmos器件的形成方法，具體包括：
15、提供襯底；
16、在所述襯底的一側上形成所述nmos器件的第一溝道和所述pmos器件的第二溝道；所述第一溝道的材料為第一半導體，所述第二溝道的材料為與所述第一半導體不同的第二半導體；
17、形成圍合在所述第一溝道側面上的第一柵極結構和圍合在所述第二溝道側面上的第二柵極結構；所述第一柵極結構包括第一功函數層，所述第一功函數層包括多個第一子功函數層，所述第二柵極結構設有第二功函數層，所述第二功函數層包括多個第二子功函數層，各所述第一子功函數層與各所述第二子功函數層對應設置，且每個所述第一子功函數層的材料與對應的一個所述第二子功函數層的材料相同。
18、進一步地，所述第一溝道和所述第二溝道的形成方法，具體包括：
19、在材料為第一半導體的所述襯底的表面上交替形成多個第二半導體層和多個第一半導體層；
20、對所述第二半導體層和所述第一半導體層進行圖形化，在所述襯底的表面上形成多個鰭部，包括相鄰的第一鰭部和第二鰭部，以及在所述鰭部兩側的所述襯底的表面上向下形成隔離溝槽；
21、在所述襯底的表面上形成第一介質層，對所述隔離溝槽進行填充；
22、形成橫跨在所述第一鰭部和所述第二鰭部上的假柵極，以及包覆在所述假柵極、所述第一鰭部和所述第二鰭部上的外側墻層，然后，去除露出于所述假柵極兩側外的所述第一鰭部和所述第二鰭部；
23、至少部分去除在所述第一鰭部的兩端上露出的所述第二半導體層材料，和在所述第二鰭部的兩端上露出的所述第一半導體層材料，形成凹陷，然后，在所述凹陷中形成內側墻；
【技術保護點】
1.一種異質溝道環柵器件，其特征在于，包括：相鄰設置的NMOS器件和PMOS器件，所述NMOS器件和所述PMOS器件分別設有圍合在各自溝道側面上的柵極結構，所述NMOS器件的溝道材料與所述PMOS器件的溝道材料不同，所述NMOS器件的柵極結構中的功函數層組成及材料與所述PMOS器件的柵極結構中的功函數層組成及材料相同。
2.根據權利要求1所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述NMOS器件和所述PMOS器件相鄰設于襯底的一側上，所述NMOS器件設有第一溝道和圍合在所述第一溝道側面上的第一柵極結構，所述第一柵極結構設有第一功函數層，所述第一功函數層包括多個第一子功函數層，所述PMOS器件設有第二溝道和圍合在所述第二溝道側面上的第二柵極結構，所述第二柵極結構設有第二功函數層，所述第二功函數層包括多個第二子功函數層，所述第一溝道的材料為第一半導體，所述第二溝道的材料為與所述第一半導體不同的第二半導體，各所述第一子功函數層與各所述第二子功函數層對應設置，且每個所述第一子功函數層的材料與對應的一個所述第二子功函數層的材料相同。
3.根據權利要求2所述的異質溝道環柵器
4.根據權利要求3所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述NMOS器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第一溝道，每個所述第一溝道的側面上都依次圍合有所述第一功函數層和所述第一柵極金屬層，所述PMOS器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第二溝道，每個所述第二溝道的側面上都依次圍合有所述第二功函數層和所述第二柵極金屬層，所述第一柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第一溝道之間，所述第二柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第二溝道之間，且所述第一柵極金屬層與所述第二柵極金屬層還填充在所述第一溝道和所述第二溝道之間以緊密相連。
5.根據權利要求4所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述第一柵極金屬層的材料與所述第二柵極金屬層的材料相同，形成所述第一柵極結構和所述第二柵極結構共用的柵極金屬層。
6.根據權利要求4所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述第一溝道的截面尺寸和所述第二溝道的截面尺寸相同，所述第一功函數層的厚度和所述第二功函數層的厚度相同，或者，每個所述第一子功函數層的厚度與對應的一個所述第二子功函數層的厚度相同；和/或，所述第一溝道和所述第二溝道在遠離所述襯底的方向上錯位設置。
7.根據權利要求2所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述第一半導體包括Si，所述第二半導體包括SiGe；和/或，所述第一子功函數層和所述第二子功函數層的數量為三層，自內向外依次包括TiN層、TiAl層和TiN層；和/或，所述第一溝道與所述第一功函數層之間，和所述第二溝道與所述第二功函數層之間分別自內向外依次設有SiO2層和HfO2層。
8.根據權利要求7所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述TiN層的厚度為1~2nm，所述TiAl層的厚度為3~4nm，或者，所述第一功函數層和所述第二功函數層的厚度為8~11nm；所述SiO2層的厚度為小于1nm，所述HfO2層的厚度為1~2nm。
9.根據權利要求1所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述異質溝道環柵器件包括反相器。
10.一種異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，包括：
11.根據權利要求10所述的異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，所述NMOS器件和PMOS器件的形成方法，具體包括：
12.根據權利要求11所述的異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，所述第一溝道和所述第二溝道的形成方法，具體包括：
13.根據權利要求12所述的異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，所述第一柵極結構和所述第二柵極結構的形成方法，具體包括：
14.根據權利要求13所述的異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，所述第一半導體包括Si，所述第二半導體包括SiGe；和/或，所述子功函數層的數量為三層，自內向外依次包括TiN層、TiAl層和TiN層。
15.根據權利要求13所述的異質溝道環柵器件的制備方法，其特征在于，形成所述功函數層前，還包括：先在所述空腔中的所述第一溝道和所述第二溝道的側面上依次形成SiO2層和HfO2層，然后，再在所述HfO2層上形成所述功函數層。
16.根據權利要求13所述的異質溝道環柵器件的制備方法，...
【技術特征摘要】
1.一種異質溝道環柵器件，其特征在于，包括：相鄰設置的nmos器件和pmos器件，所述nmos器件和所述pmos器件分別設有圍合在各自溝道側面上的柵極結構，所述nmos器件的溝道材料與所述pmos器件的溝道材料不同，所述nmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料與所述pmos器件的柵極結構中的功函數層組成及材料相同。
2.根據權利要求1所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述nmos器件和所述pmos器件相鄰設于襯底的一側上，所述nmos器件設有第一溝道和圍合在所述第一溝道側面上的第一柵極結構，所述第一柵極結構設有第一功函數層，所述第一功函數層包括多個第一子功函數層，所述pmos器件設有第二溝道和圍合在所述第二溝道側面上的第二柵極結構，所述第二柵極結構設有第二功函數層，所述第二功函數層包括多個第二子功函數層，所述第一溝道的材料為第一半導體，所述第二溝道的材料為與所述第一半導體不同的第二半導體，各所述第一子功函數層與各所述第二子功函數層對應設置，且每個所述第一子功函數層的材料與對應的一個所述第二子功函數層的材料相同。
3.根據權利要求2所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述第一柵極結構還設有圍合在所述第一功函數層外側的第一柵極金屬層，所述第二柵極結構還設有圍合在所述第二功函數層外側的第二柵極金屬層，所述第一柵極金屬層與所述第二柵極金屬層相連于所述nmos器件和所述pmos器件之間。
4.根據權利要求3所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述nmos器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第一溝道，每個所述第一溝道的側面上都依次圍合有所述第一功函數層和所述第一柵極金屬層，所述pmos器件包括沿遠離所述襯底方向依次平行排列的多個所述第二溝道，每個所述第二溝道的側面上都依次圍合有所述第二功函數層和所述第二柵極金屬層，所述第一柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第一溝道之間，所述第二柵極金屬層還填充在任意兩個相鄰的所述第二溝道之間，且所述第一柵極金屬層與所述第二柵極金屬層還填充在所述第一溝道和所述第二溝道之間以緊密相連。
5.根據權利要求4所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述第一柵極金屬層的材料與所述第二柵極金屬層的材料相同，形成所述第一柵極結構和所述第二柵極結構共用的柵極金屬層。
6.根據權利要求4所述的異質溝道環柵器件，其特征在于，所述...
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