形成垂直晶体管器件的方法技术

本发明专利技术涉及形成垂直晶体管器件的方法，其揭示一示范方法，主要包括：在一衬底上面形成有一第一高度的一初始垂直定向通道半导体结构，形成毗邻该初始垂直定向通道半导体结构的一牺牲间隔体结构，以及于该牺牲间隔体在原位下，进行至少一工艺操作以界定该器件对于该牺牲间隔体结构自对准的一自对准底部源极/漏极区，在该沟槽中形成一隔离区，以及在该隔离区上面形成一底部源极/漏极电极。该方法也包括：移除该牺牲间隔体结构，以及在该底部源极/漏极电极上面形成一底部间隔体材料于该垂直定向通道半导体结构四周。

【技术实现步骤摘要】
形成垂直晶体管器件的方法
本
技术实现思路
大体有关于半导体器件的制造，且更特别的是，有关于在垂直晶体管器件上形成取代栅极结构及底部与顶部源极/漏极区的各种新颖方法。
技术介绍
在例如微处理器、存储器件及其类似者的现代集成电路中，在有限的芯片区上形成极多的电路元件，特别是晶体管。晶体管有各种形状及形式，例如平面晶体管、FinFET晶体管、纳米线器件、垂直晶体管等等。晶体管通常为NMOS(NFET)型或者是PMOS(PFET)型器件之一，其中“N”与“P”符号是基于用来建立器件的源极/漏极区的掺杂物的类型。所谓CMOS(互补金属氧化物半导体)技术或产品指使用NMOS及PMOS晶体管器件两者制成的集成电路产品。不论晶体管器件的实际组态，各器件包括漏极及源极区和位在源极/漏极区上面及之间的栅极电极结构。在施加适当的控制电压至栅极电极时，在漏极区与源极区之间形成导电通道区。图1为示范现有技术垂直晶体管器件10的示意图。一般而言，垂直晶体管10包含从半导体衬底12正面12S向上延伸的大体垂直定向通道半导体结构12A。半导体结构12A可具有各种不同组态，若从上向下看，例如为圆形、矩形、方形等等。器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成垂直晶体管器件的方法，该方法包含下列步骤：在一衬底上面形成具有一第一高度的一初始垂直定向通道半导体结构；形成毗邻该初始垂直定向通道半导体结构的一牺牲间隔体结构；于该牺牲间隔体在原位下，进行至少一工艺操作以界定该器件对于该牺牲间隔体结构自对准的一自对准底部源极/漏极区；于该牺牲间隔体在原位下，在该衬底中形成一隔离区；于该牺牲间隔体在原位下，在该隔离区上面形成一底部源极/漏极电极，其中，该底部源极/漏极电极导电耦合至该自对准底部源极/漏极区；移除该牺牲间隔体结构；以及在该底部源极/漏极电极上面形成一底部间隔体材料于该垂直定向通道半导体结构四周。

【技术特征摘要】
2016.06.02 US 15/171,7951.一种形成垂直晶体管器件的方法，该方法包含下列步骤：在一衬底上面形成具有一第一高度的一初始垂直定向通道半导体结构；形成毗邻该初始垂直定向通道半导体结构的一牺牲间隔体结构；于该牺牲间隔体在原位下，进行至少一工艺操作以界定该器件对于该牺牲间隔体结构自对准的一自对准底部源极/漏极区；于该牺牲间隔体在原位下，在该衬底中形成一隔离区；于该牺牲间隔体在原位下，在该隔离区上面形成一底部源极/漏极电极，其中，该底部源极/漏极电极导电耦合至该自对准底部源极/漏极区；移除该牺牲间隔体结构；以及在该底部源极/漏极电极上面形成一底部间隔体材料于该垂直定向通道半导体结构四周。2.如权利要求1所述的方法，其中，该自对准底部源极/漏极区包含一外周边，其大体对应至该牺牲间隔体结构在该牺牲间隔体结构的一基部的一外周边。3.如权利要求1所述的方法，其中，该牺牲间隔体结构包含至少一层材料。4.如权利要求1所述的方法，其中，该牺牲间隔体结构形成于该初始垂直定向通道半导体结构的一侧壁上且与其接触，以及其中，该牺牲间隔体结构的底面位在该底部源极/漏极电极的上表面上且与其接触。5.如权利要求1所述的方法，其中，在进行该至少一工艺操作之前，该方法更包含：进行至少一离子植入工艺以引进掺杂物至少于该衬底中。6.如权利要求1所述的方法，其中，在进行该至少一工艺操作之后，该方法更包含：进行至少一离子植入工艺以引进掺杂物至少于该衬底中。7.如权利要求1所述的方法，其中，进行该至少一工艺操作的步骤界定具有大于该第一高度的一第二高度的一最终垂直定向通道半导体结构。8.如权利要求7所述的方法，其中，进行该至少一工艺操作的步骤包含：进行在该衬底中形成一第一沟槽的一蚀刻工艺，其界定该最终垂直定向通道半导体结构至该第二高度以及界定该最终垂直定向通道半导体结构的一下半部，该下半部在一第一方向具有大于该初始垂直定向通道半导体结构在该第一方向的一对应横向宽度的一第一横向宽度。9.如权利要求7所述的方法，其中，进行该至少一工艺操作的步骤更包含：进行一凹陷蚀刻工艺以使该最终垂直定向通道半导体结构的该下半部的该第一横向宽度减少到小于该第一横向宽度的一第二横向宽度；形成一外延半导体材料于该第一沟槽中以及于该最终垂直定向通道半导体结构中具有该第二横向宽度的该下半部上一与其接触；以及进行一蚀刻工艺以移除该外延半导体材料中不被该牺牲间隔体结构覆盖的部分，其中，该自对准底部源极/漏极区包含该外延半导体材料。10.如权利要求1所述的方法，更包含：在该底部间隔体材料上面形成一牺牲材料层，该牺牲材料层具有一上表面；形成一非牺牲间隔体结构，其毗邻该最终垂直定向通道半导体结构以及在该牺牲材料层的该上表面上面；在形成该非牺牲间隔体结构之后，形成该器件的一顶部源极/漏极区；在该顶部源极/漏极区上面形成一保护帽盖层；移除该牺牲材料层以便在该非牺牲间隔体结构的一底面与该底部间隔体材料之间界定一取代栅极空腔；以及在该取代栅极空腔中形成一自对准最终取代栅极结构，其中，该最终取代栅极结构包含一外周边，其大体对应至该保护帽盖层在该保护帽盖层的一基部的一外周边或该非牺牲间隔体在该非牺牲间隔体的一基部的一外周边。11.如权利要求10所述的方法，其中，该自对准最终取代栅极结构的一外侧表面与该保护帽盖层的一外侧表面或该非牺牲间隔体的一外侧表面实质垂直对齐。12.如权利要求10所述的方法，其中，该非牺牲间隔体结构形成于该垂直定向通道半导体结构的一侧壁上且与其接触，以及其中，该非牺牲间隔体结构的一底面位在该自对准最终取代栅极结构的一上表面上且与其接触。13.如权利要求10所述的方法，其中，形成该自对准最终取代栅极结构于该取代栅极空腔中的步骤包含：沉积多个栅极材料层于该取代栅极空腔内，以及进行至少一非等向性蚀刻工艺以移除该多个栅极材料层中不被该保护帽盖层或该非牺牲间隔体覆盖的部分。14.如权利要求10所述的方法，其中，形成该自对准最终取代栅极结构于该取代栅极空腔中的步骤包含：进行一第一共形沉积工艺以在该取代栅极空腔内形成一层高k绝缘材料于该垂直定向通道半导体结构的侧壁上且与其接触；进行一第二共形沉积工艺以形成一含金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：史帝文·J·本利，张宏光，林宽容，新实宽明，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY