[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种半导体器件及其形成方法，包括：提供包括逻辑区和外围区的半导体衬底；在半导体衬底上形成初始鳍部和隔离结构，初始鳍部包括若干沿半导体衬底表面法线方向重叠的第一鳍部层和位于相邻第一鳍部层之间的第二鳍部层，隔离结构覆盖部分初始鳍部侧壁；在外围区初始鳍部侧壁形成保护层；去除外围区初始鳍部形成凹槽，凹槽底部表面低于隔离结构顶部表面；在凹槽内形成单一材料的修正鳍部；去除保护层；形成横跨初始鳍部的第一栅极结构，第一栅极结构包括第一栅介质层，第一栅极结构环绕逻辑区的第一鳍部层；形成横跨修正鳍部的第二栅极结构，第二栅极结构包括第二栅介质层，第二栅介质层厚度大于第一栅介质层厚度。所述方法提高了半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型：逻辑、存储器和模拟电路，为实现高级程度和更为广泛的应用，需要将不同功能的器件同时形成在一个芯片上，以形成嵌入式半导体装置。例如将核心器件和输入输出器件集成在同一芯片内。

核心器件承担了半导体器件的主要功能，对核心器件的性能要求越来越高，为适应对器件性能不断提出的更高要求，催生了四面控制的全包围栅结构(Gate-all-around)。具有全包围栅极(Gate-all-around)结构的半导体器件拥有有效地限制短沟道效应(Shortchannel effect)的特殊性能，正是业界在遵循摩尔定律不断缩小器件尺寸的革新中所极其渴望的。全包围栅极结构中的薄硅膜构成的器件沟道被器件的栅极包围环绕，而且仅被栅极控制，从而减小短沟道效应。

然而，性能较优的全包围栅极结构不一定适用于所有器件，现有技术中集成了多种功能器件的集成半导体器件性能较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和外围区；在逻辑区和外围区半导体衬底上分别形成初始鳍部和隔离结构，所述初始鳍部包括若干层沿半导体衬底表面法线方向重叠的第一鳍部层和第二鳍部层，所述第二鳍部层位于相邻两层第一鳍部层之间，所述隔离结构覆盖部分初始鳍部侧壁；在外围区初始鳍部侧壁形成保护层，所述保护层暴露出外围区初始鳍部顶部表面；去除外围区初始鳍部，在外围区的保护层内形成凹槽，所述凹槽底部表面低于隔离结构顶部表面；在所述凹槽内形成修正鳍部，所述修正鳍部的材料为单一材料；去除所述保护层，暴露出修正鳍部顶部和侧壁表面；形成横跨逻辑区初始鳍部的第一栅极结构，所述第一栅极结构包括第一栅介质层，且部分第一栅极结构替代逻辑区的第二鳍部层，所述第一栅极结构环绕逻辑区的第一鳍部层；形成横跨修正鳍部的第二栅极结构，所述第二栅极结构包括第二栅介质层，所述第二栅介质层厚度大于所述第一栅介质层厚度。

可选的，所述修正鳍部的材料包括：单晶硅、单晶锗或者硅锗。

可选的，在所述凹槽内形成修正鳍部的工艺包括：外延生长工艺。

可选的，所述保护层还覆盖逻辑区初始鳍部顶部和侧壁。

可选的，所述保护层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅。

可选的，所述保护层的形成方法包括：在半导体衬底表面形成初始保护层，所述初始保护层覆盖初始鳍部顶部和侧壁表面；在逻辑区的初始保护层表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，回刻蚀所述初始保护层，直至暴露出外围区初始鳍部顶部表面形成所述保护层。

可选的，还包括：在形成第一栅极结构和第二栅极结构之前，在半导体衬底上形成介质层，介质层内具有第一栅开口和第二栅开口；在所述第一栅开口内形成第一栅极结构，在所述第二栅开口内形成第二栅极结构。