CN119421480A 半导体装置结构及其制造方法 （台湾积体电路制造股份有限公司）

本公开的一个实施例提供一种半导体装置以及执行氧化物回填工艺以在第二半导体层与填工艺包括将第二导体层以及第三半导体层暴及将单层暴露于含氧前驱物达第二持续时间以第二流速为第一流速的大约2倍至大约20倍，且第二持续时间为第一持续时间的大约2倍至大约2移除一第一半导体层，其中该第一半导体层设置在一第二半导执行一氧化物回填工艺以在该二半导体层与该第三半导体层之间形成一无缝介电材将该二半导体层以及该第三半导体层暴露于一含硅前驱物达一第一持续时间以形成将该单层暴露于一含氧前驱物达一第二持续时间以形成该无缝2.如权利要求1所述的半导体装置结构的制造方法，其中该第二流速为该第一流速的从一基底形成一鳍片结构，其中该鳍片结构包括一半导体层堆叠，移除设置在该牺牲栅极堆叠下方的该些第二半导体层，以在垂直执行多个第一循环，该些第一循环中的每一个包括将一第一执行多个第二循环，该些第二循环中的每一个包括将不5.如权利要求4所述的半导体装置结构的制造方法，其中该第一流速与该第二流速实6.如权利要求4所述的半导体装置结构的制造方法，其中该第一持续时间与该第二持7.如权利要求4所述的半导体装置结构的制造方法，还包括移除该无缝介电材料的多3从一基底形成一鳍片结构，其中该鳍片结构包括一半导体层堆叠，移除该些第二半导体层以在垂直邻近的该些第一半导体层在一第一温度下执行一等离子体增强原子层沉积工艺；以及形成围绕该些第一半导体层的多个暴露部分的一栅9.如权利要求8所述的半导体装置结构的制造方法，其中该第一温度在大约摄氏50度4产的最小元件(或线))却减少。此微缩化的过程通二导体层以及第三半导体层暴露于含硅前驱物达第一持续时间(duration)以形成单层[0006]且每个R基团包含至少两个碳。氧化物回填工艺还包括将单层暴露于含氧前驱物5多个第二半导体层。所述方法还包括凹陷鳍片结构的一部分以暴露鳍片结构的井部(well[0011]第10_1图是根据一些实施例，示出图10的半导体装置结构的一部分的剖面侧视[0016]第15_1图是根据一些实施例，示出图15的半导体装置结构的一部分的剖面侧视[0017]第15_2图是根据一些实施例，示出图15的半导体装置结构的一部分的剖面侧视67如热水平氧化物回填(thermalhorizontaloxiderefill,THOR)工艺的氧化物回填工艺[0060]虽然此处描述的一些实施例是在纳米片通道场效晶体管(field_effecttransistor,FET)的背景下描述的，但是本公开的一些实施方式的实施方式可以用于其他[0061]图1至图20是根据本公开实施例，示出用于制造半导体装置结构100的例示性工[0062]图1至图10是根据一些实施例，示出半导体装置结构100于各制造阶段的透视于电路设计，掺质例如可以是用于n型场效晶体管(n_typefieldeffecttransistor,NFET)的硼及用于p型场效晶体管(p_typefieldeffecttransistor,PFET)106及第二半导体层108。第一半导体层106及第二半导体层108由具有不同蚀刻选择性及/[0065]第一半导体层106及第二半导体层108通过任何适合的沉积工艺(诸如外延)形8举例而言，半导体层堆叠104的膜层的外延生长可通过分子束外延(molecularbeam[0066]第一半导体层106或第一半导体层106的部分可在后续的制造阶段形成半导体装置结构100的(多个)纳米片通道。用语纳米结构在本文中用于代指具有纳米尺度或甚至微全绕式栅极(gate_all_around,GAA)晶体管、多桥通道(multi_bridgechannel,MBC)晶体每个第二半导体层108具有在大约2nm至大约50nm范围之间的厚度。三个第一半导体层106以及氮化物层111可以是遮罩结构。蚀刻工艺的多重图案化操作来图案化形成在半导体层堆叠104上的硬遮罩层(诸如氧化物如化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing,CMP)方法及/或回蚀方法的平坦化操化碳硅(SiOCN)、氮化碳硅(SiCN)、掺氟硅酸盐玻璃(fluorine_dopedsilicateglass,的方法形成，诸如低压化学气相沉积(lowpressurechemicalvapordeposition,9LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedCVD,PECVD)或流动式化学气相沉鳍片结构112之间。可使用适合的干蚀刻工艺、湿蚀刻工艺、或前述的组合来形成隔离区牺牲栅极电极层134所覆盖的部分用作半导体装置结构100的合。在一些实施例中，栅极间隔物层138通过顺应性工艺形成，诸如原子层沉积(atomic[0074]在图8中，执行一或更多个蚀刻工艺以使未被牺牲栅极结构130(以及形成在牺牲栅极结构130的侧壁上的栅极间隔物层138的部分)覆盖的鳍片结构112的暴露的第二部凹也可以凹陷。一或更多种蚀刻工艺可以包括干蚀刻(诸如反应离子蚀刻(reactiveion甲基铵(tetramethylammoniumhydroxide,TM艺形成栅极间隔物140，栅极间隔物140包括形成在牺牲栅极电极层134的侧壁上的第一部表面120t位于实质上低于井部116的顶表面116t的[0075]在图9中，第二半导体层108被移除。在一些实施例中，第二半导体层108包括锗在一些实施例中，介电材料143是经由热水平氧化物回填(thermalhorizontaloxide积(thermalatomiclayerdeposition,thermalAL[0077]第10_1图是根据一些实施例，示出图10的半导体装置结构的一部分300的剖面侧示的分子的外观不会因线A_A(穿过硅原子的对称轴)旋转分子而改变。对于图12所示的含[0079]返回参考图11A，含硅前驱物可以流入其中设置有半导体装置结构100的工艺腔前驱物的流入并进行抽气(pumping)工艺以抽走工艺腔中的任何含硅前驱物。在抽气工艺图13所示，通过图11A以及图11B中描述的工艺所形成的介电材料143具有状态导体装置结构100暴露于含氧前驱物的持续时间是半导体装置结构100暴露于含硅前驱物物的持续时间是半导体装置结构100暴露于含硅前驱物的持续时间的大约5倍至大约10倍。的流速的5倍以及暴露于含氧前驱物的持续时间小于暴露于含硅前驱物的持续时间的5倍，合含氧前驱物的流量大于含硅前驱物的流量的10倍以及暴露于含氧前驱物的持续时间大驱物流入工艺腔以及含氧前驱物流入工艺腔(在两步骤之间对工艺腔进行抽气)被认为是于底部第一半导体层106上方的单层202的部分与形成于顶部第一半导体层106下方的单层202的部分之间形成间隙。所述间隙非常小。在一些实施例中，间隙在大约0.1nm至大约体层106上方的单层202的部分的过氧自由基可以与形成在顶部第一半导体层106下方的单下执行第一数量的循环，且在不同于第一工艺条件的第二工艺条件下执行第二数量的循前驱物的流量为第一工艺条件下的含氧前驱物的流量的大约2倍至大约20倍。在一些实施件下暴露于含氧前驱物的持续时间的大约2倍至大约20倍。第一工艺条件下的工艺温度可以大于摄氏500度。第一工艺条件中的含硅前驱物可以是任何适当的含硅材料，诸如硅烷些实施例中，多个循环的大约60％至大约90％在第一工艺条件下执行，且多个循环的约直邻近的第一半导体层106之间形成介电材料143，且在形成于顶部第一半导体层106以及底部第一半导体层106上的介电材料143的部分之间形成间隙。热ALD工艺进一步包括在第二工艺条件下执行多个第二循环以用介电材料143填充间隙，且形成在垂直邻近的第一半包括SiO2，其中硅对氧的比例小于约2。沉积温度在大约摄氏200度至大约摄氏500度的范围，且每个循环的生长沉积速率(depositionrateingrowthpercycle,GPC)的范围为工艺沉积的介电材料143可以在1：100稀释且密度范围为大约1.5克/厘米3(g/cm32.3克/厘米3的氢氟酸中具有大于100埃/分钟(诸如从大约100埃/分钟至大约800埃/分钟)的湿蚀刻速率(wetetchrate,WER)。使用傅里叶转换红外光谱(Fourier_transforminfraredspectroscopy,FTIR)，介电材料143可以在3400±100处具有_OH峰值于1x104原子浓度的氢及氢氧化物。介电材料143的粗糙度可以小于0.5埃(均方根(root作为等离子体增强原子层沉积(plasmaenhancedatomiclayerdeposition,PEALD)工艺体(inductivelycoupledplasma,ICP)、变压器耦合等离子体(transformercoupled混合ALD的等离子体阶段使用更少的前驱物且速氟酸(DHF)溶液、或具有臭氧及DHF溶液的去离子水)的选择性湿蚀刻工艺来去除介电材料[0087]第15_1图是根据一些实施例，示出图15的半导体装置结构的一部分300的剖面侧用诸如ALD的顺应性沉积工艺形成顺应性介电层，随后进行非等向性蚀刻以移除顺应性介型掺质诸如硼(B)也可以包含在S/D区146。S/D区146可以通过使用CVD、原子层沉积工艺(atomiclayerdeposition,ALD)、或分子束外延(molecularbeamepitaxy,MBE)的外延来，在形成S/D区146之前去除锗(Ge)来源且改善高界面态密度(interfacialstate[0090]如图17所示，接触蚀刻终止层(contactetchstoplayer,CESL)162顺应性地形成在半导体装置结构100的暴露表面上。CESL162覆盖栅极间隔物140的第一部140a的侧物的有机材料也可以用于ILD层163。ILD层163可以通过PECVD工艺或其他合适的沉积技术成栅极介质层170以围绕第一半导体层106的暴露部分，且在栅极介电层170上形成栅极电层(interfaciallayer,IL)168形成在栅极介电层170与第一半导体层106的暴露表面之[0095]本公开的实施例提供了一种用于形成半导体装置结构100的方法。在一些实施例垂直邻近的第一半导体层106之间形成的介电材二导体层以及第三半导体层暴露于含硅前驱物达第一持续时间(duration)以形成单层[0098]且每个R基团包含至少两个碳。氧化物回填工艺还包括将单层暴露于含氧前驱物多个第二半导体层。所述方法还包括凹陷鳍片结构的一部分以暴露鳍片结构的井部(well