半导体器件及其制造方法与流程

本公开涉及半导体，具体地涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术：

1、在半导体技术领域，将多个晶体管单元集成于同一芯片上，是实现复杂电路功能、提升芯片综合性能的核心路径之一。单片集成的多晶体管集成架构，通过多个晶体管之间的功能协同与性能互补，能够满足多样化的电路需求，在集成电路中占据着重要地位。

2、然而，相关技术中单片集成的多晶体管单元普遍面临着载流子迁移速率不匹配的问题，这一问题限制了集成电路性能的提升以及功耗的优化。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开实施例提供了一种半导体器件及其制造方法。

2、根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种半导体器件。该器件包括分别设置在支撑衬底上的第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、埋氧层和掺杂层。第一场效应晶体管和第二场效应晶体管各自包括在竖直方向上彼此间隔开地叠置的多个沟道层、源/漏层和栅堆叠。源/漏层在第一方向上位于多个沟道层的相对两侧与多个沟道层相接。栅堆叠沿与第一方向交叉的第二方向延伸从而与多个沟道层相交。介于第一场效应晶体管的多个沟道层的最下层沟道层与支撑衬底之间的埋氧层与第一场效应晶体管的最下层沟道层邻接。介于第二场效应晶体管的多个沟道层的最下层沟道层与支撑衬底之间的掺杂层与第二场效应晶体管的最下层沟道层邻接。第一场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向不同于第二场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向。

3、根据本公开的实施例，掺杂层的掺杂类型与第二场效应晶体管的导电类型相反，掺杂层与第二场效应晶体管的多个沟道层具有相同的晶面取向。

4、根据本公开的实施例，第一场效应晶体管为p型场效应晶体管，第二场效应晶体管为n型场效应晶体管，第一场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向为（110），第二场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向为（100），掺杂层为p型掺杂。

5、根据本公开的实施例，第一场效应晶体管为n型场效应晶体管，第二场效应晶体管为p型场效应晶体管，第一场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向为（100），第二场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向为（110），掺杂层为n型掺杂。

6、根据本公开的实施例，支撑衬底与掺杂层具有相同的晶面取向。

7、根据本公开的实施例，掺杂层与埋氧层在竖直方向上的高度实质上相同，第一场效应晶体管和第二场效应晶体管各自的多个沟道层中的相应沟道层位于实质上相同的高度。

8、根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种半导体器件的制造方法。该方法包括：提供衬底，衬底包括支撑衬底、支撑衬底上的埋氧层和埋氧层上的soi层，并具有分别用于第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的第一区域和第二区域；在第二区域内，去除soi层和埋氧层，并在由此显露的支撑衬底上形成掺杂层和半导体层；在第一区域内在soi层上形成第一外延层，在第二区域内在半导体层上形成第二外延层，第一外延层包括在soi层上交替堆叠的牺牲层和第一半导体层，第二外延层包括在半导体层上交替堆叠的牺牲层和第二半导体层；第一半导体层和soi层具有相同的晶面取向，第二半导体层和半导体层具有相同的晶面取向，第一半导体层和第二半导体层具有不同的晶面取向；利用全环绕栅纳米片工艺，在第一区域内基于soi层和第一外延层，形成第一场效应晶体管，且在第二区域内基于半导体层和第二外延层，形成第二场效应晶体管。

9、根据本公开的实施例，在由此显露的支撑衬底上形成掺杂层和半导体层，包括：在第二区域内，通过外延生长同时进行原位掺杂在支撑衬底上形成掺杂层，掺杂层的掺杂类型与第二场效应晶体管的导电类型相反，掺杂层与埋氧层在竖直方向上的高度实质上相同，掺杂层与支撑衬底具有相同的晶面取向；在掺杂层上外延生长半导体层，半导体层与soi层在竖直方向上的高度实质上相同，半导体层与掺杂层具有相同的晶面取向。

10、根据本公开的实施例，衬底中的支撑衬底的晶面取向不同于soi层的晶面取向。

11、根据本公开的实施例，利用全环绕栅纳米片工艺，在第一区域内基于soi层和第一外延层，形成第一场效应晶体管，且在第二区域内基于半导体层和第二外延层，形成第二场效应晶体管，包括：将soi层和第一外延层构图为沿第一方向延伸且用于第一场效应晶体管的第一图案，并将半导体层和第二外延层构图为沿第一方向延伸且用于第二场效应晶体管的第二图案；在第一外延层和第二外延层上形成沿与第一方向交叉的第二方向延伸且与第一图案和第二图案相交的假栅；在第一方向上假栅的相对两侧分别形成第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的源/漏层，第一场效应晶体管的源/漏层与第一图案中的soi层以及第一半导体层相接，第二场效应晶体管的源/漏层与第二图案中的半导体层以及第二半导体层相接；将假栅替换为分别用于第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的栅堆叠，其中，第一图案中的soi层以及第一半导体层作为第一场效应晶体管的多个沟道层，并且第二图案中的半导体层以及第二半导体层作为第二场效应晶体管的多个沟道层。

12、根据本公开的实施例，提供了一种半导体器件。该器件在支撑衬底上的埋氧层上设置有第一场效应晶体管，在支撑衬底上的掺杂层上设置有第二场效应晶体管，第一场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向不同于第二场效应晶体管的多个沟道层的晶面取向，通过提升各个沟道层的载流子迁移率来提升第一场效应晶体管和第二场效应晶体管载流子迁移率的匹配性，从而提升器件的开关速度以及降低器件的功耗。

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述掺杂层的掺杂类型与所述第二场效应晶体管的导电类型相反，所述掺杂层与所述第二场效应晶体管的所述多个沟道层具有相同的晶面取向。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第一场效应晶体管为p型场效应晶体管，所述第二场效应晶体管为n型场效应晶体管，所述第一场效应晶体管的所述多个沟道层的晶面取向为（110），所述第二场效应晶体管的所述多个沟道层的晶面取向为（100），所述掺杂层为p型掺杂。

4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第一场效应晶体管为n型场效应晶体管，所述第二场效应晶体管为p型场效应晶体管，所述第一场效应晶体管的所述多个沟道层的晶面取向为（100），所述第二场效应晶体管的所述多个沟道层的晶面取向为（110），所述掺杂层为n型掺杂。

5.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述支撑衬底与所述掺杂层具有相同的晶面取向。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述掺杂层与所述埋氧层在竖直方向上的高度实质上相同，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管各自的所述多个沟道层中的相应沟道层位于实质上相同的高度。

7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在由此显露的所述支撑衬底上形成掺杂层和半导体层，包括：

9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述支撑衬底的晶面取向不同于所述soi层的晶面取向。

10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述利用全环绕栅纳米片工艺，在所述第一区域内基于所述soi层和所述第一外延层，形成所述第一场效应晶体管，且在所述第二区域内基于所述半导体层和所述第二外延层，形成所述第二场效应晶体管，包括：