[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成缓冲层；对所述缓冲层进行图案化，以形成鳍片结构，所述鳍片结构包括在所述衬底上的缓冲层以及在所述缓冲层上的鳍片，所述鳍片结构作为调节栅电极；在所述鳍片的上表面、侧面以及所述缓冲层的表面上形成牺牲层；在所述牺牲层的表面上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成控制栅电极结构，所述控制栅电极结构包括在所述半导体材料层表面上的控制栅电介质层、以及在所述控制栅电介质层上的控制栅电极；以及去除所述牺牲层，并在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层，所述氧化层作为调节栅电介质层。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

随着硅器件的尺寸缩小到原子级别，器件性能的进一步提升以及功耗的进一步降低已经变得困难。III-V族化合物半导体材料的沟道可以提供更高的载流子速度和更大的驱动电流，因此，与硅器件相比，将更高性能的材料(例如，III-V族化合物半导体材料)与硅集成可以进一步提升器件的性能。英特尔等研究人员已经在致力于将诸如铟镓砷(InGaAs)的III-V族材料与传统的硅衬底进行组合的研究，但存在材料之间的原子晶格失配的问题。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置的制造方法，包括：

提供衬底；在所述衬底上形成缓冲层；对所述缓冲层进行图案化，以形成鳍片结构，所述鳍片结构包括在所述衬底上的缓冲层以及在所述缓冲层上的鳍片，所述鳍片结构作为调节栅电极；在所述鳍片的上表面、侧面以及所述缓冲层的表面上形成牺牲层；在所述牺牲层的表面上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成控制栅电极结构，所述控制栅电极结构包括在所述半导体材料层表面上的控制栅电介质层、以及在所述控制栅电介质层上的控制栅电极；以及去除所述牺牲层，并在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层，所述氧化层作为调节栅电介质层。

在一个实施例中，所述方法还包括：在形成控制栅电极结构后，进行平坦化以露出所述鳍片的上表面。

在一个实施例中，所述去除所述牺牲层，并在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层包括：去除所述鳍片侧面上的牺牲层；对被去除牺牲层后的所述鳍片的上表面和侧面进行氧化，形成鳍片氧化层；去除所述缓冲层表面上的牺牲层；以及对去除牺牲层后的所述缓冲层的表面进行氧化，从而在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层。

在一个实施例中，在去除所述缓冲层表面上的牺牲层之前还包括:形成图案化的硬掩模，所述硬掩模覆盖鳍片氧化层的上表面、半导体材料层的上表面、控制栅电介质层的上表面、以及控制栅电极的部分上表面；以所述图案化的硬掩模为掩模，以缓冲层上的牺牲层为蚀刻停止层向下刻蚀控制栅电极、控制栅电介质层、以及半导体材料层。

在一个实施例中，所述去除所述牺牲层，并在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层包括：去除所述缓冲层表面上的牺牲层；对被去除牺牲层后的所述缓冲层的表面进行氧化；去除所述鳍片侧面上的牺牲层；以及对去除牺牲层后的所述鳍片的上表面和侧面进行氧化，从而在所述鳍片结构与所述半导体材料层之间形成氧化层。

在一个实施例中，在去除所述缓冲层表面上的牺牲层之前还包括：形成图案化的硬掩模，所述硬掩模覆盖鳍片的上表面、牺牲层的上表面、半导体材料层的上表面、控制栅电介质层的上表面、以及控制栅电极的部分上表面；以所述图案化的硬掩模为掩模，以缓冲层上的牺牲层为蚀刻停止层向下刻蚀控制栅电极、控制栅电介质层、以及半导体材料层。

在一个实施例中，所述方法还包括：对所述控制栅电极进行栅极收缩工艺，以限定源区/漏区。

在一个实施例中，所述形成鳍片结构的步骤包括：在所述缓冲层上形成图案化的抗蚀剂；以所述图案化的抗蚀剂为掩模对所述缓冲层进行刻蚀，以形成所述鳍片结构。