[发明专利]具有交错结构的半导体装置及其制造方法及电子设备

说明书

公开了一种具有交错结构的半导体装置及其制造方法以及包括这种半导体装置的电子设备。根据实施例，半导体装置包括衬底上的第一器件和第二器件。第一器件和第二器件各自均包括梳齿形结构。梳齿形结构包括沿相对于衬底的竖直方向延伸的第一部分以及从第一部分沿相对于衬底的横向方向延伸且与衬底间隔开的一个或多个第二部分。第一器件的第二部分在竖直方向上的高度相对于第二器件的第二部分在竖直方向上的高度是交错的。第一器件的梳齿形结构与第二器件的梳齿形结构包括彼此不同的材料。

技术领域

本公开涉及半导体领域，更具体地，涉及具有交错结构的半导体装置及其制造方法以及包括这种半导体装置的电子设备。

背景技术

提出了各种不同的结构来应对半导体器件进一步小型化的挑战，例如鳍式场效应晶体管(FinFET)以及多桥沟道场效应晶体管(MBCFET)。对于FinFET，随着其进一步缩小，鳍片的高度可以越来越高，以便在节省面积的同时获得足够的驱动电流和减小阈值电压波动。但是，如果鳍片高度过大，则会带来很多问题，例如鳍片坍塌、间隙填充、刻蚀形貌控制等。对于MBCFET，出于栅金属填充的目的，其中包括的纳米片之间的间隔不能继续缩小，且自加热问题变得严重。另外，与FinFET不同，由纳米片之间的间隔所占据的MBCFET的高度并不能用来增强器件性能，例如不能用于增加驱动电流。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的至少部分地在于提供一种具有交错结构的半导体装置及其制造方法以及包括这种半导体装置的电子设备，以便在给定器件所占的单位面积时能够改善器件制造工艺和获得更好的性能，例如更稳定的力学结构和优化的电学性能。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体装置，包括衬底上的第一器件和第二器件。第一器件和第二器件各自均包括梳齿形结构。梳齿形结构包括沿相对于衬底的竖直方向延伸的第一部分以及从第一部分沿相对于衬底的横向方向延伸且与衬底间隔开的一个或多个第二部分。第一器件的第二部分在竖直方向上的高度相对于第二器件的第二部分在竖直方向上的高度是交错的。第一器件的梳齿形结构与第二器件的梳齿形结构包括彼此不同的材料。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体装置的方法，包括：在衬底上设置至少一个第一有源层和至少一个第二有源层的交替叠层；在所述叠层中形成沿第一方向延伸的第一沟槽，第一有源层的侧壁在第一沟槽中露出；在第一沟槽的侧壁上形成与第一有源层的露出的侧壁相接的第三有源层；在所述叠层中形成在与第一方向相交的第二方向上与第一沟槽间隔开、且沿第一方向延伸的第二沟槽，第二有源层的侧壁在第二沟槽中露出；在第二沟槽的侧壁上形成与第二有源层的露出的侧壁相接的第四有源层；在所述叠层中在第一沟槽与第二沟槽之间形成沿第一方向延伸的第三沟槽，从而所述叠层分为第一沟槽与第三沟槽之间的第一子叠层以及第二沟槽与第三沟槽之间的第二子叠层；经由第三沟槽，通过选择性刻蚀，从第一子叠层中去除第二有源层，从而第一有源层和第三有源层构成第一梳齿形结构；以及经由第三沟槽，通过选择性刻蚀，从第二子叠层中去除第一有源层，从而第二有源层和第四有源层构成第二梳齿形结构。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括上述半导体装置。

根据本公开的实施例，半导体器件可以包括梳齿形结构。这种梳齿形结构可以用作沟道部。梳齿形结构的第一部分可以类似于鳍式场效应晶体管(FinFET)中的鳍片，而梳齿形结构的第二部分可以类似于纳米片场效应晶体管(FET)或多桥沟道场效应晶体管(MBCFET)中的纳米片。根据本公开实施例的半导体器件可以具有FinET以及纳米片FET或MBCFET两者的优点。在该半导体器件中可以由梳齿形结构的第一部分和第二部分同时来提供电流驱动能力，因此可以改进器件性能，并可以节省面积。而且，由于第一部分和第二部分的相互耦接，在制造阶段机械稳定性较好，例如好于常规MBCFET。

另外，衬底上的半导体器件对可以呈互补关系。包括这种半导体器件对的半导体装置可以称作互补梳齿纳米片场效应晶体管(complementary Comb Nano-Sheet FieldEffect Transistor，cCNSFET)。