本揭露是關(guān)于一種半導(dǎo)體及其制造方法，特別是關(guān)于制造堆疊納米線晶體管的方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)中，集成電路材料的技術(shù)進(jìn)步與設(shè)計已產(chǎn)生數(shù)代集成電路，其中與前代相比各代具有更小且更復(fù)雜的電路。在集成電路發(fā)展過程中，一般而言，功能密度(即，每晶片面積互連元件的數(shù)量)不斷增加而幾何尺寸(即，使用制造制程可產(chǎn)生的最小元件(或接線))則不斷減少。此縮小化的制程通常通過增加生產(chǎn)效率并降低相關(guān)成本提供優(yōu)勢。然而，此縮小化的制程縮小亦增加集成電路處理與制造的復(fù)雜性。

一種縮小化的晶體管的型態(tài)為堆疊納米線晶體管。在堆疊納米線晶體管中，通道由一或多個細(xì)長半導(dǎo)體特征制成，半導(dǎo)體特征各者全部或部分由柵極結(jié)構(gòu)圍繞。亦可將這些細(xì)長半導(dǎo)體特征稱為納米線。單一晶體管的納米線可垂直地堆疊。

集成電路中不同的晶體管提供不同功能。例如，部分晶體管設(shè)計于輸入/輸出操作。部分晶體管針對核心處理操作。部分晶體管針對記憶存儲操作設(shè)計。盡管需要此等不同晶體管具有不同功能以更好提供其用途，但難以在單一電路中制造多堆疊納米線晶體管。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本揭露的一實施例為一種制造堆疊納米線晶體管的方法，包含使用磊晶生長制程形成第一半導(dǎo)體堆疊，第一半導(dǎo)體堆疊包含與第二半導(dǎo)體層交替的第一半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包含第一半導(dǎo)體材料且第二半導(dǎo)體層包含與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料。圖案化第一半導(dǎo)體堆疊以形成一組半導(dǎo)體堆疊特征。在半導(dǎo)體堆疊特征間形成隔離特征。移除半導(dǎo)體堆疊特征中至少一者，由此形成至少一溝槽。以及在溝槽中使用磊晶生長制程形成第二半導(dǎo)體堆疊，第二半導(dǎo)體堆疊具有與第一半導(dǎo)體堆疊不同的特征。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合隨附附圖閱讀時，自以下詳細(xì)描述將很好地理解本發(fā)明的態(tài)樣。應(yīng)注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實務(wù)，各特征并非按比例繪制。事實上，出于論述清晰的目的，可任意增加或減小各特征的尺寸。

圖1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、及1J為本揭露的部分實施例的具有不同特征的堆疊納米線晶體管的制程示意圖；

圖1K為本揭露的部分實施例的堆疊納米線晶體管的透視圖；

圖2A、2B、2C、2D、2E、及2F為本揭露的部分實施例圖的具有不同特征的堆疊納米線晶體管的制程示意圖；

圖3A及3B為本揭露的部分實施例的具有各特征的堆疊納米線晶體管的示意圖；

圖4為本揭露的部分實施例圖的具有各特征的堆疊納米線晶體管的方法的流程圖；

圖5為本揭露的部分實施例圖的具有各特征的堆疊納米線晶體管的方法的流程圖。

具體實施方式

以下揭示內(nèi)容提供許多不同實施例或?qū)嵤├?，以便實施所提供?biāo)的的不同特征。下文描述組件及排列的特定實施例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些實施例僅為示例且并不意欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包括以直接接觸形成第一特征及第二特征的實施例，且亦可包括可在第一特征與第二特征之間形成額外特征以使得第一特征及第二特征可不處于直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可在各實施例中重復(fù)元件符號及/或字母。此重復(fù)是出于簡明性及清晰的目的，且本身并不指示所論述的各實施例及/或配置之間的關(guān)系。

進(jìn)一步地，為了便于描述，本文可使用空間相對性術(shù)語(諸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及類似者)來描述諸圖中所圖示一個元件或特征與另一元件(或多個元件)或特征(或多個特征)的關(guān)系。除了諸圖所描繪的定向外，空間相對性術(shù)語意欲包含使用或操作中裝置的不同定向。設(shè)備可經(jīng)其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他定向)且因此可同樣解讀本文所使用的空間相對性描述詞。

如上文描述，在集成電路中各晶體管提供不同功能。盡管需要此等不同晶體管具有不同功能以更好提供其用途，但難以在單一電路中制造多堆疊納米線晶體管。根據(jù)本文描述的原理，制造堆疊納米線晶體管的方法可適用于具有不同特征的晶體管。因此，可在集成電路中針對所欲的用途制造晶體管。

圖1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、及1J為本揭露的部分實施例的具有不同特征的堆疊納米線晶體管的制程示意圖。圖1A闡明在半導(dǎo)體基板102上形成的半導(dǎo)體堆疊104。半導(dǎo)體堆疊104包括多個第一半導(dǎo)體層106及多個第二半導(dǎo)體層108。半導(dǎo)體堆疊104由第一半導(dǎo)體層106與第二半導(dǎo)體層108交替堆疊而成。

半導(dǎo)體基板102可用于半導(dǎo)體制造制程的半導(dǎo)體晶圓。在一實施例中，半導(dǎo)體基板102可由硅制備。亦可使用其他半導(dǎo)體材料。在本實施例中，半導(dǎo)體晶圓分為兩不同區(qū)域110、112。區(qū)域110、112可或可不彼此相鄰。如下文進(jìn)一步纖細(xì)解釋，在第一區(qū)域110中形成第一類堆疊納米線晶體管并在第二區(qū)域112中形成第二類堆疊納米線晶體管。此兩種不同的堆疊納米線晶體管將具有不同特征。

半導(dǎo)體層106、108各者可使用磊晶制程生長。在磊晶制程中，將結(jié)晶材料生長至結(jié)晶基板上。此處，先形第二半導(dǎo)體層108，半導(dǎo)體基板102作為結(jié)晶基板，并在基板102上形成第二半導(dǎo)體層108。隨后，形成第一半導(dǎo)體層106，第二半導(dǎo)體層108作為第一半導(dǎo)體層106的結(jié)晶基板。

在一實施例中，可由硅制得第一半導(dǎo)體層106?？捎涉N硅制得第二半導(dǎo)體層108。如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，第一半導(dǎo)體層106與第二半導(dǎo)體層108可選用不同材料以進(jìn)行選擇性蝕刻。由于最終將移除第二半導(dǎo)體層108，故在進(jìn)行蝕刻制程后，在移除第二半導(dǎo)體層108的同時亦需大致上地完整保留第一半導(dǎo)體層106。亦可使用其他半導(dǎo)體材料。例如，可由鍺硅(SiGe)、鍺(Ge)、錫鍺(GeSn)、錫鍺硅(SiGeSn)、或第III至V族半導(dǎo)體制備第一半導(dǎo)體層106或第二半導(dǎo)體層108。

圖1B闡明將半導(dǎo)體堆疊104圖案化為多個半導(dǎo)體堆疊特征114的圖案化制程?？墒褂酶鞣N微影技術(shù)執(zhí)行圖案化制程。例如，可將光阻層施加在半導(dǎo)體堆疊104頂部。隨后將此光阻層經(jīng)由光罩暴露于光源。隨后顯像此光阻層以暴露半導(dǎo)體堆疊104的一些區(qū)域同時覆蓋半導(dǎo)體堆疊104的其他區(qū)域。隨后進(jìn)行蝕刻制程以移除半導(dǎo)體堆疊104的暴露的區(qū)域。在一實施例中，蝕刻制程可為各向異性蝕刻制程諸如干式蝕刻制程?？稍O(shè)計蝕刻制程來將溝槽115制成至所欲的深度。在本實施例中，所欲的深度延伸至半導(dǎo)體基板102。

圖1C闡明在由圖案化制程制得的溝槽115中形成隔離特征116。在一些實施例中，可由介電材料制備隔離特征116?？赏ㄟ^將隔離特征材料沉積至溝槽115中并隨后執(zhí)行平坦化制程諸如化學(xué)機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)制程以曝露半導(dǎo)體堆疊特征114的頂部來形成此隔離特征116。在一些實施例中，在形成隔離特征116前，可應(yīng)用氧化物沉積制程以在半導(dǎo)體堆疊特征114表面以及半導(dǎo)體基板102經(jīng)暴露的部分上產(chǎn)生襯墊(未圖示)?？呻S后對襯墊執(zhí)行退火制程。

圖1D闡明移除在第二區(qū)域112中的半導(dǎo)體堆疊特征114，并形成在第二區(qū)域112中的隔離特征116間的溝槽117。在第一區(qū)域110中的半導(dǎo)體堆疊特征114仍保留。在一實施例中，使用蝕刻制程移除在第二區(qū)域112中的半導(dǎo)體堆疊特征114?？蓪⒋宋g刻制程設(shè)計為選擇性移除半導(dǎo)體堆疊特征114同時大體上完整地保留隔離特征116。此蝕刻制程可為濕式蝕刻制程或干式蝕刻制程。為了在移除制程期間保護在第一區(qū)域110中的半導(dǎo)體堆疊特征114，可在第一區(qū)域110上形成光阻層及/或硬遮罩層(未圖示)。

圖1E是圖示使用第二半導(dǎo)體堆疊120替代半導(dǎo)體堆疊特征的圖。形成第二半導(dǎo)體堆疊120導(dǎo)致在溝槽117中的隔離特征間形成半導(dǎo)體堆疊特征118。可通過與第一半導(dǎo)體堆疊104相似的方式形成第二半導(dǎo)體堆疊120。特定言之，可使用磊晶生長制程形成第二半導(dǎo)體堆疊120。類似第一半導(dǎo)體堆疊104，第二半導(dǎo)體堆疊120亦可在兩種不同類型半導(dǎo)體材料間交替。然而，第二半導(dǎo)體堆疊120與第一半導(dǎo)體堆疊104的特征不同。在本實施例中，在半導(dǎo)體堆疊120中各半導(dǎo)體層的厚度與第一半導(dǎo)體堆疊104的半導(dǎo)體層厚度不同。此外，第二半導(dǎo)體堆疊120中各類型層的數(shù)量與第一半導(dǎo)體堆疊104中各類型層的數(shù)量不同。亦可存在其他變化。繼形成第二半導(dǎo)體堆疊120之后，化學(xué)機械研磨制程可用于使此晶圓頂面平坦使得半導(dǎo)體堆疊特征118的頂面與隔離特征116的頂面共面。此外，半導(dǎo)體堆疊特征114的頂面基本上與半導(dǎo)體堆疊特征118的頂面共面。

可針對特殊類型晶體管設(shè)計第二半導(dǎo)體堆疊120的不同特征。如上文描述，集成電路通常包括針對不同功能的晶體管。部分功能，諸如輸入/輸出可受益于較厚的通道。如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，將移除在各個半導(dǎo)體堆疊特征114、118中其中一種半導(dǎo)體材料。剩下的半導(dǎo)體材料將用作通道。

圖1F是圖示用以移除部分隔離特征116的移除制程的圖?？稍谄渲幸庥纬蓶艠O元件的部分移除隔離特征116。本橫截面圖示其中形成柵極的區(qū)域。在本實施例中，通過使得隔離特征116的頂面與半導(dǎo)體基板102的最頂面共面的方式來蝕刻隔離特征。

半導(dǎo)體堆疊特征114、118是垂直于圖示的橫截面延伸的伸長鰭狀結(jié)構(gòu)。在本實施例中，第一半導(dǎo)體層106將形成置于源極與漏極區(qū)域間的細(xì)長半導(dǎo)體特征(即，納米線)?？稍趫D1F中圖示的移除制程后形成源極與漏極區(qū)域(未圖示)。例如，可移除部分半導(dǎo)體堆疊特征114、118并隨后使用原位摻雜的單一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)替代以便形成源極或漏極區(qū)域。

圖1G與1H闡明形成用于在第一區(qū)域中晶體管的柵極元件。圖1G闡明移除第一半導(dǎo)體堆疊特征114的其中一種半導(dǎo)體材料。特定言之，移除第二半導(dǎo)體層108的材料?？墒褂酶飨蛲晕g刻制程諸如濕式蝕刻制程移除此材料。移除此材料留下若干在源極與漏極區(qū)域(未圖示)間懸浮的細(xì)長半導(dǎo)體特征122。

在一些實施例中，在暴露細(xì)長半導(dǎo)體特征122后，可應(yīng)用額外磊晶生長制程以改變細(xì)長半導(dǎo)體特征122的尺寸及/或形狀。例如，需要稍微增加細(xì)長半導(dǎo)體特征122橫截面的寬度及/或厚度。亦可設(shè)計磊晶生長制程來改變細(xì)長半導(dǎo)體特征122的橫截面形狀。例如，細(xì)長半導(dǎo)體特征122的橫截面形狀可是矩形、方形、圓形、橢圓形、菱形、或其他形狀。在一些情況下，各向同性蝕刻制程可用于減小暴露的細(xì)長半導(dǎo)體特征122的大小。此磊晶生長或蝕刻制程可用于按需調(diào)整細(xì)長半導(dǎo)體特征122的尺寸。

圖1H闡明在第一區(qū)域110中形成柵極結(jié)構(gòu)124。在本實施例中，柵極結(jié)構(gòu)124圍繞在細(xì)長半導(dǎo)體特征122的各側(cè)面。柵極結(jié)構(gòu)124亦電性連接用于在第一區(qū)域110中形成的若干堆疊納米線晶體管123的柵極元件。

在一些實施例中，在形成柵極結(jié)構(gòu)124前細(xì)長半導(dǎo)體特征122可經(jīng)各處理及清洗制程。例如，可將熱處理應(yīng)用至細(xì)長半導(dǎo)體特征122，溫度在約攝氏850至875度的范圍。清洗制程可用來移除任何氧。

柵極結(jié)構(gòu)124可包括若干材料。在一些實施例中，柵極結(jié)構(gòu)可包括介面層(未圖示)、高介電常數(shù)介電層(未圖示)、及金屬柵極層?？墒紫刃纬山槊鎸?。此介面層可圍繞并接觸各個細(xì)長半導(dǎo)體特征122的各側(cè)面。此介面層包括含有氧化物的材料，諸如氧化硅或氮氧化硅，并可通過使用氧化劑(例如，過氧化氫(H₂O₂)、臭氧(O₃))的化學(xué)氧化、等離子增強原子層沉積、熱氧化、原子層沉積、化學(xué)氣相沉積、及/或其他適宜方法來形成。

在形成介面層后，可在各個細(xì)長半導(dǎo)體特征122周圍介面層上形成高介電常數(shù)介電層。高介電常數(shù)介電材料具有高介電常數(shù)，例如，大于熱氧化硅(～3.9)的介電常數(shù)。高介電常數(shù)介電材料可包括氧化鉿(HfO₂)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化鑭(La₂O₃)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鈦(TiO₂)、氧化釔、鈦化鍶、氮氧化鉿(HfO_xN_y)、其他適宜金屬氧化物、或其組合。此高介電常數(shù)介電層可通過原子層沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、遙控等離子體CVD(RPCVD)、等離子體增強CVD(PECVD)、金屬有機物CVD(MOCVD)、濺鍍、其他適宜制程、或其組合形成。

在形成介面層與高介電常數(shù)介電層之后，可形成柵極層。柵極層包括導(dǎo)電材料諸如金屬材料。例如，柵極層可包括鎢、鈦、鉭、或其他適宜金屬柵極材料。可使用各種適宜沉積制程形成柵極層。在本實施例中，柵極層與第一區(qū)域110中的多個晶體管(通過多個伸長結(jié)構(gòu)堆疊制造)互連。

圖1I及1J闡明形成用于在第二區(qū)域112中的晶體管的柵極元件。圖1I闡明移除第二半導(dǎo)體堆疊特征118的其中一種半導(dǎo)體材料。特定言之，移除形成第二半導(dǎo)體層108的材料?？墒褂酶飨蛲晕g刻制程諸如濕式蝕刻制程移除此材料。移除此材料留下在源極與漏極區(qū)域(未圖示)間懸浮的若干細(xì)長半導(dǎo)體特征126。

在一些實施例中，在暴露細(xì)長半導(dǎo)體特征126之后，可應(yīng)用額外磊晶生長制程來改變細(xì)長半導(dǎo)體特征126的尺寸及/或形狀。例如，需要稍微增加細(xì)長半導(dǎo)體特征126橫截面的寬度及/或厚度。在一些情況下，各向同性蝕刻制程可用于減少經(jīng)暴露的細(xì)長半導(dǎo)體特征126的尺寸。此等磊晶生長或蝕刻制程可用于按需調(diào)整細(xì)長半導(dǎo)體特征126的尺寸。例如，細(xì)長半導(dǎo)體特征126的橫截面形狀可是矩形、方形、圓形、橢圓形、菱形或其他形狀。細(xì)長半導(dǎo)體特征126的大小和形狀可與細(xì)長半導(dǎo)體特征122的大小與形狀不同。

圖1J闡明形成在第二區(qū)域112中的柵極結(jié)構(gòu)128。在本實施例中，柵極結(jié)構(gòu)128圍繞細(xì)長半導(dǎo)體特征126的各側(cè)面。柵極結(jié)構(gòu)128亦電性連接在第二區(qū)域112中形成的若干堆疊納米線晶體管125的柵極元件。

在一些實施例中，在形成柵極結(jié)構(gòu)128之前細(xì)長半導(dǎo)體特征126亦可經(jīng)各種處理及清洗制程。柵極結(jié)構(gòu)128亦可包括若干材料。例如，類似柵極結(jié)構(gòu)124，柵極結(jié)構(gòu)128可包括介面層、高介電常數(shù)介電層、及金屬柵極層。在一些實施例中，柵極結(jié)構(gòu)128的介面層及高介電常數(shù)介電層的厚度可與柵極結(jié)構(gòu)124的介面層及高介電常數(shù)介電層的厚度不同。用于柵極結(jié)構(gòu)128的金屬材料可與用于柵極結(jié)構(gòu)124的金屬材料不同。

盡管堆疊納米線晶體管123、125具有不同特征，諸如不同厚度、不同節(jié)距、及不同數(shù)量納米線，但堆疊納米線晶體管123、125二者的最頂部細(xì)長半導(dǎo)體特征122、126的頂面是大體上共面。因此，盡管元件特征不同，晶圓的區(qū)域110與112是大體上平坦。此配置可簡化后續(xù)層的形成。例如，可在堆疊納米線晶體管123、125頂部形成層間介電層(interlayer dielectric；ILD)?？稍诖藢娱g介電層層中隨后形成各互連。在一些實施例中，最底部細(xì)長半導(dǎo)體特征122、126的底面可是大體上共面。然而，在一些實施例中，最底部細(xì)長半導(dǎo)體特征122、126的底面與彼此偏離。

圖1K是圖示包括細(xì)長半導(dǎo)體特征151的堆疊的堆疊納米線晶體管150透視圖的圖。堆疊納米線晶體管150可對應(yīng)在圖1J中圖示的堆疊納米線晶體管123、125之一。細(xì)長半導(dǎo)體特征151可對應(yīng)在圖1J中圖示的細(xì)長半導(dǎo)體特征122、126。根據(jù)本實施例，圖示細(xì)長半導(dǎo)體特征151堆疊在彼此頂部。堆疊納米線晶體管150包括第一源極/漏極區(qū)域152、第一隔層154、柵極區(qū)域156、第二隔層158、及第二源極/漏極區(qū)域160。第一隔層154位于第一源極/漏極區(qū)域152與柵極區(qū)域156間。第二隔層158位于柵極區(qū)域156與第二源極/漏極區(qū)域160間。圖1A至1J闡明隨著形成堆疊納米線晶體管150穿過柵極區(qū)域156的橫截面。

穿過柵極區(qū)域156的部分細(xì)長半導(dǎo)體特征151作為堆疊納米線晶體管150的通道。穿過源極/漏極區(qū)域152、160的部分細(xì)長半導(dǎo)體特征151作為堆疊納米線晶體管150的源極及漏極。源極/漏極區(qū)域152、160可電性連接至源極/漏極接點(未圖示)。相似地，此柵極區(qū)域156可電性連接至柵極接點(未圖示)。因此，堆疊納米線晶體管150能夠在集成電路中工作。

圖2A、2B、2C、2D、2E、及2F為本揭露的部分實施例圖的具有不同特征的堆疊納米線晶體管的制程示意圖。圖2A至2F闡明在圖案化半導(dǎo)體堆疊二者之前形成第二半導(dǎo)體堆疊的制程。圖2A闡明將第一半導(dǎo)體堆疊206制形成在半導(dǎo)體基板102上。半導(dǎo)體堆疊206包括第一半導(dǎo)體層208及第二半導(dǎo)體層210。半導(dǎo)體堆疊206為第一半導(dǎo)體層208與第二半導(dǎo)體層210交替組成。

在本實施例中，圖示半導(dǎo)體基板102的兩個不同區(qū)域202、204。區(qū)域202、204可或可不彼此相鄰。如下文進(jìn)一步詳細(xì)解釋，可在第一區(qū)域202中形成第一類型堆疊納米線晶體管且可在第二區(qū)域204中形成第二類型堆疊納米線晶體管。此等兩個不同元件可具有不同特征。

多個半導(dǎo)體層208、210各者可通過使用磊晶生長制程生長。在一實施例中，可由硅制備第一半導(dǎo)體層208。由鍺硅制備第二半導(dǎo)體層210。如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，第一半導(dǎo)體層208與第二半導(dǎo)體層210可選用不同材料以進(jìn)行選擇性蝕刻。由于將最終移除第二半導(dǎo)體層210，需要具有將移除第二半導(dǎo)體層210同時大體上完整地保留第一半導(dǎo)體層208的蝕刻制程。可使用其他半導(dǎo)體材料。例如，可由鍺硅(SiGe)、鍺(Ge)、錫鍺(GeSn)、錫鍺硅(SiGeSn)、或第III至V族半導(dǎo)體制備第一半導(dǎo)體層208或第二半導(dǎo)體層210。

根據(jù)本實施例，經(jīng)圖案化的遮罩212用于保護半導(dǎo)體堆疊206的一些區(qū)域同時暴露半導(dǎo)體堆疊206的其他區(qū)域。特定言之，暴露意欲替代的區(qū)域并由經(jīng)圖案化的遮罩212覆蓋意欲保留的區(qū)域。在本實施例中，經(jīng)圖案化的遮罩212保護在第一區(qū)域202上的半導(dǎo)體堆疊206同時暴露在第二區(qū)域204之上的半導(dǎo)體堆疊206。

圖2B是圖示移除半導(dǎo)體堆疊206的經(jīng)暴露區(qū)域的圖。此經(jīng)暴露的區(qū)域，即，區(qū)域204，可使用各向異性蝕刻制程諸如干式蝕刻制程移除。在此制程期間，經(jīng)圖案化的遮罩212保護在第一區(qū)域202上的半導(dǎo)體堆疊206。

圖2C是圖示用以在第二區(qū)域204中形成第二半導(dǎo)體堆疊214的說明性形成制程的圖。第二半導(dǎo)體堆疊214為第一半導(dǎo)體層216與第二半導(dǎo)體層218交替組成。第二半導(dǎo)體堆疊214與第一半導(dǎo)體堆疊206相似但具有不同特征。例如，第二半導(dǎo)體堆疊214可具有與第一半導(dǎo)體堆疊206不同的半導(dǎo)體材料。此外，第二半導(dǎo)體堆疊214可具有與第一半導(dǎo)體堆疊206不同數(shù)量的層。在第二半導(dǎo)體堆疊214中的層可具有與第一半導(dǎo)體堆疊206的層不同的厚度及節(jié)距?？墒褂美诰L制程來形成第二半導(dǎo)體堆疊。在形成第二半導(dǎo)體堆疊214之后，可使用化學(xué)機械研磨制程來使此晶圓頂面平坦。

圖2D闡明圖案化制程以在第一區(qū)域202中形成第一組半導(dǎo)體堆疊特征220及在第二區(qū)域204中形成第二組半導(dǎo)體堆疊特征222。此圖案化與上文依照附圖1B描述的圖案化相似。圖案化可在半導(dǎo)體基板102中產(chǎn)生鰭結(jié)構(gòu)。

圖2E是圖示在半導(dǎo)體堆疊特征220、222間形成隔離特征221的圖?？赏ㄟ^在半導(dǎo)體堆疊特征220、222間的空間內(nèi)沉積介電材料形成隔離特征221。隨后，可使用蝕刻制程來調(diào)整隔離特征的高度使得其大體上與半導(dǎo)體基板102內(nèi)的頂表面共面。隔離特征221可以與上文依照附圖1E至1F描述的隔離特征相似的方式形成。

圖2F是圖示在第一區(qū)域202中第一組堆疊納米線晶體管223及在第二區(qū)域204中第二組堆疊納米線晶體管225的圖?？膳c上文在附圖1G至1J中描述的堆疊納米線特征相似形成堆疊納米線晶體管223、225。特定言之，對于第一區(qū)域202而言，從半導(dǎo)體堆疊特征220中移除第二半導(dǎo)體層210。隨后，圍繞各個堆疊納米線晶體管223的余留的細(xì)長半導(dǎo)體特征227形成柵極元件224。對于第二區(qū)域204而言，從半導(dǎo)體堆疊特征222中移除一類半導(dǎo)體材料。隨后，圍繞堆疊納米線晶體管225的余留的細(xì)長半導(dǎo)體特征229各者形成柵極元件226。

盡管圖2A至2F闡明形成兩種不同類型堆疊納米線晶體管的制程，使用本文描述原理的其他制程可用于形成多于兩種類型的堆疊納米線晶體管。例如，可從第三區(qū)域移除部分第一半導(dǎo)體堆疊。隨后，可在第三區(qū)域中形成第三半導(dǎo)體堆疊。第三半導(dǎo)體堆疊可具有與第一半導(dǎo)體堆疊206及第二半導(dǎo)體堆疊214不同的特征。

圖3A及3B是圖示具有各個特征的說明性堆疊納米線晶體管的圖。圖3A闡明第一類堆疊納米線晶體管301及第二類堆疊納米線晶體管303。第一類堆疊納米線晶體管301各者具有四個垂直堆疊的細(xì)長半導(dǎo)體特征307。第二類堆疊納米線晶體管303各者亦具有四個垂直堆疊的細(xì)長半導(dǎo)體特征309。因此，在本實施例中，兩類型堆疊納米線晶體管301、303在各晶體管中具有相同數(shù)量的細(xì)長半導(dǎo)體特征。此外，細(xì)長半導(dǎo)體特征307及伸長細(xì)長半導(dǎo)體特征309各者由相同半導(dǎo)體材料制備。

在本實施例中，細(xì)長半導(dǎo)體特征309的厚度308小于細(xì)長半導(dǎo)體特征307的厚度304。此外，在細(xì)長半導(dǎo)體特征309間的隔層310大于在細(xì)長半導(dǎo)體特征307間的隔層306。由此，在細(xì)長半導(dǎo)體特征309間的節(jié)距322與在細(xì)長半導(dǎo)體特征307間的節(jié)距320不同。在一些實施例中，在細(xì)長半導(dǎo)體特征307間的隔層306等于細(xì)長半導(dǎo)體特征307的厚度304，堆疊納米線晶體管301亦如此。然而，在細(xì)長半導(dǎo)體特征309間的隔層310與細(xì)長半導(dǎo)體特征309的厚度308不同。在本實施例中，隔層310大于厚度308。然而，在一些實施例中，在細(xì)長半導(dǎo)體特征間的隔層可小于細(xì)長半導(dǎo)體特征的厚度。細(xì)長半導(dǎo)體特征307、309的厚度可在約3至20納米范圍內(nèi)。此外，在本實施例中，兩種類型堆疊納米線晶體管301、303的最頂部細(xì)長半導(dǎo)體特征307、309的頂面是沿著平面302大體上共面。

圖3B闡明第一類堆疊納米線晶體管301及第三類堆疊納米線晶體管305。盡管第一類堆疊納米線晶體管301具有四個細(xì)長半導(dǎo)體特征307，第三類堆疊納米線晶體管305僅具有兩個垂直堆疊的細(xì)長半導(dǎo)體特征311。因此，第一類堆疊納米線晶體管301具有與第三類型堆疊納米線晶體管305不同數(shù)量的細(xì)長半導(dǎo)體特征。此外，細(xì)長半導(dǎo)體特征311由與細(xì)長半導(dǎo)體特征307不同的半導(dǎo)體材料制備。

在本實施例中，細(xì)長半導(dǎo)體特征311的厚度312大于細(xì)長半導(dǎo)體特征307的厚度304。此外，在細(xì)長半導(dǎo)體特征311間的隔層314大于在細(xì)長半導(dǎo)體特征307間的隔層306。因此，在細(xì)長半導(dǎo)體特征311間的節(jié)距324與在細(xì)長半導(dǎo)體特征307間的節(jié)距320不同。此外，兩種類型堆疊納米線晶體管301、305的最頂部細(xì)長半導(dǎo)體特征307、311的頂面是沿著平面302大體上共面。

圖4是圖示形成具有各個特征的堆疊納米線晶體管的說明性方法400的流程圖且其中在圖案化用于第一類堆疊納米線晶體管的半導(dǎo)體堆疊后形成用于第二類堆疊納米線晶體管的半導(dǎo)體堆疊。根據(jù)本實施例，方法400包括使用磊晶生長制程形成第一半導(dǎo)體堆疊的步驟402。第一半導(dǎo)體堆疊包括與第二半導(dǎo)體層交替的第一半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層包括第一半導(dǎo)體材料且第二半導(dǎo)體層包括與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料。可如上文附圖1A描述形成第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層。

根據(jù)本實施例，方法400進(jìn)一步包括圖案化第一半導(dǎo)體堆疊以形成一組半導(dǎo)體堆疊特征的步驟404。此組半導(dǎo)體堆疊特征可包括將最終形成的第一類堆疊納米線晶體管的特征以及為第二類堆疊納米線晶體管的特征。可如依照附圖1B描述執(zhí)行圖案化制程。

根據(jù)本實施例，方法400進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體堆疊特征間形成隔離特征的步驟406。可在對應(yīng)第一類堆疊納米線晶體管的第一區(qū)域與對應(yīng)第二類堆疊納米線晶體管的第二區(qū)域間形成此隔離特征?？扇缟衔母綀D1C描述形成此隔離特征。

根據(jù)本實施例，方法400進(jìn)一步包括移除至少一半導(dǎo)體堆疊特征，由此形成至少一溝槽的步驟408。例如，在對應(yīng)第二類堆疊納米線晶體管的區(qū)域中移除一個半導(dǎo)體堆疊特征?？扇缟衔母綀D1D描述執(zhí)行此移除制程。

根據(jù)本實施例，方法400進(jìn)一步包括在溝槽中使用磊晶生長制程形成第二半導(dǎo)體堆疊的步驟410，第二半導(dǎo)體堆疊具有與第一半導(dǎo)體堆疊不同的特征。此第二半導(dǎo)體堆疊可最終變?yōu)榈诙惗询B納米線晶體管?？扇缟衔母綀D1E描述執(zhí)行形成第二半導(dǎo)體堆疊?？扇缟衔母綀D1F至1J描述完成第一類型堆疊納米線晶體管及第二類型堆疊納米線晶體管。

圖5是圖示形成具有各個特征的堆疊納米線晶體管的說明性方法的流程圖且其中在圖案化兩類型堆疊納米線晶體管的半導(dǎo)體堆疊前形成第一類堆疊納米線晶體管及第二類堆疊納米線晶體管的半導(dǎo)體堆疊。根據(jù)本實施例，方法500包括在基板上形成第一半導(dǎo)體堆疊的步驟502。第一半導(dǎo)體堆疊包括與第二半導(dǎo)體層交替的第一半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包括第一半導(dǎo)體材料且第二半導(dǎo)體層包括與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料。可如上文附圖2A描述形成第一半導(dǎo)體堆疊。

根據(jù)本實施例，方法500進(jìn)一步包括移除在基板第一區(qū)域上的第一部分第一半導(dǎo)體堆疊并保留在基板第二區(qū)域上的第二部分第一半導(dǎo)體堆疊的步驟504。此可使用光微影圖案化技術(shù)達(dá)成。例如，此可如上文附圖2B描述達(dá)成。在此情況下，第一區(qū)域?qū)?yīng)區(qū)域204且第二區(qū)域?qū)?yīng)區(qū)域202。

根據(jù)本實施例，方法500進(jìn)一步包括在基板的第一區(qū)域上形成第二半導(dǎo)體堆疊的步驟506，第二半導(dǎo)體堆疊具有與第一半導(dǎo)體堆疊不同的特征。以與第一半導(dǎo)體堆疊相似的方式形成第二半導(dǎo)體堆疊。可如上文附圖2C描述形成第二半導(dǎo)體堆疊。

根據(jù)本實施例，方法500進(jìn)一步包括圖案化第一半導(dǎo)體堆疊與第二半導(dǎo)體堆疊以在第一區(qū)域上形成第一組半導(dǎo)體堆疊特征及在第二區(qū)域上形成第二組半導(dǎo)體堆疊特征的步驟508。此圖案化制程可如上文附圖2D描述形成。在此情況下，第一組半導(dǎo)體堆疊特征對應(yīng)至半導(dǎo)體堆疊特征222及第二組半導(dǎo)體堆疊特征對應(yīng)至半導(dǎo)體堆疊特征220?？呻S后如在圖2E至2F中描述完成堆疊納米線晶體管。

使用本文描述的原理，可使用高效流程形成各類型堆疊納米線晶體管。特定言之，此等堆疊納米線晶體管可具有適宜不同晶體管功能諸如輸入/輸出、儲存、及核心晶體管的不同特征?？墒褂蒙衔拿枋龅闹瞥绦纬刹煌愋投询B納米線晶體管以具有堆疊納米線(伸長半導(dǎo)體結(jié)構(gòu))的不同特征。此外，除具有各納米線特征外，不同堆疊納米線晶體管的最頂部的納米線可大體上共面。

本揭露的一實施例為一種制造堆疊納米線晶體管的方法，包含使用磊晶生長制程形成第一半導(dǎo)體堆疊，第一半導(dǎo)體堆疊包含與第二半導(dǎo)體層交替的第一半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包含第一半導(dǎo)體材料且第二半導(dǎo)體層包含與第一半導(dǎo)體材料不同的第二半導(dǎo)體材料。圖案化第一半導(dǎo)體堆疊以形成一組半導(dǎo)體堆疊特征。在半導(dǎo)體堆疊特征間形成隔離特征。移除半導(dǎo)體堆疊特征中至少一者，由此形成至少一溝槽。以及在溝槽中使用磊晶生長制程形成第二半導(dǎo)體堆疊，第二半導(dǎo)體堆疊具有與第一半導(dǎo)體堆疊不同的特征。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第二半導(dǎo)體堆疊具有交替堆疊的第三半導(dǎo)體材料及第四半導(dǎo)體材料。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第三半導(dǎo)體材料與第四半導(dǎo)體材料不同于第一半導(dǎo)體材料及第二半導(dǎo)體材料。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第三半導(dǎo)體材料與第四半導(dǎo)體材料相同于第一半導(dǎo)體材料及第二半導(dǎo)體材料。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊與第二半導(dǎo)體堆疊具有不同節(jié)距。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊與第二半導(dǎo)體堆疊具有不同厚度。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊的層數(shù)不同于與第二半導(dǎo)體堆疊的層數(shù)。

依據(jù)本揭露的部分實施例，此方法還包含自第一半導(dǎo)體堆疊移除多個第二半導(dǎo)體層，借此形成由第一半導(dǎo)體層所形成的一串細(xì)長半導(dǎo)體特征。

依據(jù)本揭露的部分實施例，此方法還包含執(zhí)行磊晶生長制程以改變細(xì)長半導(dǎo)體特征的尺寸。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊的上表面與第二半導(dǎo)體堆疊的上表面共平面。

本揭露的另一實施例為一種制造堆疊納米線晶體管的方法，包含于基板上形成第一半導(dǎo)體堆疊，第一半導(dǎo)體堆疊包含多個第一半導(dǎo)體層以及與第一半導(dǎo)體層交替的多個第二半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層包含第一半導(dǎo)體材料，而第二半導(dǎo)體層包含第二半導(dǎo)體材料，其中第一半導(dǎo)體材料不同于第二半導(dǎo)體材料。移除基板上的第一區(qū)域上的第一半導(dǎo)體堆疊的第一部分，同時留下基板上的第二區(qū)域的第二半導(dǎo)體堆疊的第二部分。于基板上的第一區(qū)域形成第二半導(dǎo)體堆疊，第二半導(dǎo)體堆疊與第一半導(dǎo)體堆疊具有不同特性。圖案化第一半導(dǎo)體堆疊及第二半導(dǎo)體堆疊以在第一區(qū)域上形成第一組半導(dǎo)體堆疊特征，以及在第二區(qū)域上形成第二組半導(dǎo)體堆疊特征。

依據(jù)本揭露的部分實施例，此方法更包于第一組半導(dǎo)體堆疊特征之間形成隔離特征。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一組半導(dǎo)體堆疊特征具有不同于第二組半導(dǎo)體堆疊特征的材料。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊及第二半導(dǎo)體堆疊至少厚度、節(jié)距、層數(shù)，或形狀不同。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中堆疊特征內(nèi)的圖案化的結(jié)果形成于鰭結(jié)構(gòu)上。

依據(jù)本揭露的部分實施例，此方法還包含自地一半導(dǎo)體堆疊移除第一半導(dǎo)體層。于形成在第一半導(dǎo)體堆疊的第二繞線層的細(xì)長半導(dǎo)體特征的周圍形成任何取代柵極。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一半導(dǎo)體堆疊的上表面與第二半導(dǎo)體堆疊的上表面共平面。

本揭露的又一實施例為一種半導(dǎo)體元件，包含第一堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管。第一堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管包含彼此互相隔離的第一組細(xì)長半導(dǎo)體特征，沿著與基板垂直的方向排列，第一組細(xì)長半導(dǎo)體特征具有第一組特征。半導(dǎo)體元件還包含第二堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管。第二堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管包含彼此互相隔離的第二組細(xì)長半導(dǎo)體特征，沿著與基板垂直的方向排列，第二組細(xì)長半導(dǎo)體特征具有第二組特征，其中第一組特征不同于第二組特征。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一組細(xì)長半導(dǎo)體特征的最上方的細(xì)長半導(dǎo)體特征的上表面與第二組細(xì)長半導(dǎo)體特征的最上方的細(xì)長半導(dǎo)體特征的上表面共平面。

依據(jù)本揭露的部分實施例，其中第一堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管與第二堆疊細(xì)長半導(dǎo)體特征晶體管至少在節(jié)距、厚度、層數(shù)，或形狀上的其中一者不同。

上文概述若干實施例的特征，使得熟悉此項技術(shù)者可更好地理解本發(fā)明的態(tài)樣。熟悉此項技術(shù)者應(yīng)了解，可輕易使用本發(fā)明作為設(shè)計或修改其他制程及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以便實施本文所介紹的實施例的相同目的及/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢。熟悉此項技術(shù)者亦應(yīng)認(rèn)識到，此類等效結(jié)構(gòu)并未脫離本發(fā)明的精神及范疇，且可在不脫離本發(fā)明的精神及范疇的情況下產(chǎn)生本文的各種變化、替代及更改。