[发明专利]半导体器件、半导体结构及其形成方法

说明书

根据本公开的半导体器件包括：鳍结构，位于衬底上方；竖直堆叠的硅纳米结构，设置在鳍结构上方；隔离结构，设置在鳍结构周围；含锗界面层，包围在每一个竖直堆叠的硅纳米结构周围；栅极介电层，包围在含锗界面层周围；以及栅电极层，包围在栅极介电层周围。本申请的实施例提供了半导体器件、半导体结构及其形成方法。

技术领域

本申请的实施例涉及半导体器件、半导体结构及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业经历了快速增长。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC，其中，每一代都具有比先前一代更小且更复杂的电路。在IC发展过程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数量)通常增大了而几何尺寸(即，使用制造工艺可以做出的最小的元件(或线))减小了。这种规模缩小工艺通常通过增加产量效率和降低相关成本来提供很多益处。这种按比例缩小工艺也增大了加工和制造IC的复杂度。

例如，随着集成电路(IC)技术朝着更小的技术节点发展，已经引入了多栅极器件，以通过增加栅极-沟道耦合、减小截止状态电流和减小短沟道效应(SCE)来改善栅极控制。多栅极器件通常是指具有栅极结构或其部分设置在沟道区域的多于一侧上方的器件。鳍式场效应晶体管(FinFET)和多桥沟道(MBC)晶体管是多栅极器件的示例，这些器件已成为高性能和低泄漏应用的流行和有希望的候选者。FinFET的升高的沟道在多于一侧上被栅极围绕(例如，栅极围绕从衬底延伸的半导体材料“鳍”的顶部和侧壁)。MBC晶体管的栅极结构可以部分或全部围绕沟道区域延伸，以提供对两侧或更多侧沟道区域的访问。由于MBC晶体管的栅极结构围绕沟道区域，所以MBC晶体管也可以称为环绕栅极晶体管(SGT)或全环栅(GAA)晶体管。MBC晶体管的沟道区域可以由纳米线、纳米片或其他纳米结构形成，并且由于这个原因，MBC晶体管也可以被称为纳米线晶体管或纳米片晶体管。

已经提出了几种方法来实现p型场效应晶体管(PFET)的理想阈值电压。在一种技术中，可以在硅沟道上堆叠一个以上p型功函数金属层以获得期望的阈值电压。在另一种技术中，将p型器件中的硅沟道替换为硅锗沟道。然而，这些方法遇到了不同的挑战。对于前者，确定p型功函数金属以实现令人满意的带隙具有挑战性。对于后者，已经证明硅锗沟道的集成具有挑战性。因此，尽管用于形成p型MBC器件的常规技术通常对于它们的预期目的是足够的，但是它们并不是在所有方面都令人满意。

发明内容

在一些实施例中，一种半导体结构，包括：鳍结构，位于衬底上方；竖直堆叠的硅纳米结构，设置在所述鳍结构上方；隔离结构，设置在所述鳍结构周围；含锗界面层，包围在每一个竖直堆叠的硅纳米结构周围；栅极介电层，包围在所述含锗界面层周围；以及栅电极层，包围在所述栅极介电层周围。

在一些实施例中，一种半导体器件，包括：p型晶体管，包括：第一鳍结构，位于衬底上方，第一多个硅纳米结构，设置在所述第一鳍结构上方，第一界面层，包围在每一个第一多个硅纳米结构周围，栅极介电层，包围在所述第一界面层周围，和栅电极层，包围在所述栅极介电层周围；以及n型晶体管，包括：第二鳍结构，位于所述衬底上方，第二多个硅纳米结构，设置在所述第二鳍结构上方，第二界面层，包围在每一个第二多个硅纳米结构周围并与之接触，栅极介电层，包围在所述第二界面层周围，和栅电极层，包围在所述栅极介电层周围，其中，所述第一界面层的组成不同于所述第二界面层的组成。

在一些实施例中，一种方法，包括：在衬底上方交替堆叠第一外延层和第二外延层以形成半导体堆叠件；图案化所述半导体堆叠件以形成鳍；从所述第二外延层去除所述鳍的第一外延层以形成纳米结构；形成包围在所述纳米结构周围的含锗覆层；执行预清洁工艺以将至少部分含锗覆层转化为含锗界面层；沉积包围在所述含锗界面层周围的栅极介电层；以及在所述栅极介电层上方形成栅电极层。

本申请的实施例提供了硅沟道回火。

附图说明