垂直场效应晶体管器件及其制造方法技术

提供一种垂直场效应晶体管(VFET)器件及其制造方法。该VFET器件包括：鳍结构，形成在衬底上；栅极结构，包括形成在鳍结构的侧壁的上部上的栅极电介质层以及形成在栅极电介质层的下部上的导体层；顶部源极/漏极(S/D)区，形成在鳍结构和栅极结构之上；底部S/D区，形成在鳍结构和栅极结构之下；顶部间隔物，形成在栅极电介质层的上部上，并在顶部S/D区与导体层的顶表面之间；以及底部间隔物，形成在栅极结构与底部S/D区之间。栅极电介质层的顶表面定位在与顶部间隔物的顶表面相同或基本上相同的高度处、或者定位为低于顶部间隔物的顶表面，并高于导体层的顶表面。

【技术实现步骤摘要】
垂直场效应晶体管器件及其制造方法
与专利技术构思的示范性实施方式一致的装置涉及垂直场效应晶体管(VFET)。
技术介绍
已知VFET在按比例缩放上(inscale)优于常规平面场效应晶体管(FET)，因为更加减小的尺寸的半导体单元能够被设计和制造。众所周知，VFET的特征在于垂直鳍结构形成在衬底之上，并且顶部源极/漏极(S/D)区和底部S/D区分别形成在鳍结构之上和之下。此外，栅极结构沿着鳍结构的侧壁形成以围绕鳍结构。像在平面FET中一样，VFET的接收输入信号以激活VFET的栅极结构以及其栅极可控性是改善整个VFET性能的因素。因此，将需要用于形成VFET的栅极结构的改进的技术和工艺方法。
技术实现思路
专利技术构思的各种实施方式涉及一种垂直场效应晶体管(VFET)器件以及制造该VFET器件的方法。这些实施方式可以提供具有改善的栅极结构性能的VFET器件以及实现改善的VFET器件的方法。根据示范性实施方式，提供一种VFET器件，该VFET器件可以包括：鳍结构，形成在衬底上；栅极结构，包括形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直场效应晶体管器件，包括：/n鳍结构，形成在衬底上；/n栅极结构，该栅极结构包括：/n栅极电介质层，形成在所述鳍结构的侧壁的上部上；和/n导体层，形成在所述栅极电介质层的下部上；/n顶部源极/漏极区，形成在所述鳍结构和所述栅极结构之上；/n底部源极/漏极区，形成在所述鳍结构和所述栅极结构之下；/n顶部间隔物，形成在所述栅极电介质层的上部上，并在所述顶部源极/漏极区与所述导体层的顶表面之间；以及/n底部间隔物，形成在所述栅极结构与所述底部源极/漏极区之间，/n其中所述栅极电介质层的顶表面定位在与所述顶部间隔物的顶表面相同的高度处或者定位为低于所述顶部间隔物的所述顶表面，并高于所述导体层...

【技术特征摘要】
20190510 US 62/846,153;20200324 US 16/828,0491.一种垂直场效应晶体管器件，包括：
鳍结构，形成在衬底上；
栅极结构，该栅极结构包括：
栅极电介质层，形成在所述鳍结构的侧壁的上部上；和
导体层，形成在所述栅极电介质层的下部上；
顶部源极/漏极区，形成在所述鳍结构和所述栅极结构之上；
底部源极/漏极区，形成在所述鳍结构和所述栅极结构之下；
顶部间隔物，形成在所述栅极电介质层的上部上，并在所述顶部源极/漏极区与所述导体层的顶表面之间；以及
底部间隔物，形成在所述栅极结构与所述底部源极/漏极区之间，
其中所述栅极电介质层的顶表面定位在与所述顶部间隔物的顶表面相同的高度处或者定位为低于所述顶部间隔物的所述顶表面，并高于所述导体层的所述顶表面。


2.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述栅极电介质层的所述顶表面定位在与所述顶部间隔物的所述顶表面相同的高度处，并定位在与所述鳍结构的顶表面相同的高度处。


3.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述栅极电介质层的所述顶表面定位为低于所述顶部间隔物的所述顶表面，并且
其中所述顶部间隔物的一部分形成在所述栅极电介质层的所述顶表面上。


4.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述栅极电介质层的在其上形成所述顶部间隔物的所述上部比所述栅极电介质层的所述下部横向地更厚，所述栅极电介质层的所述下部沿着所述鳍结构的所述侧壁的下部具有均匀的横向厚度。


5.根据权利要求4所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述横向厚度在所述栅极电介质层的所述上部处更大是由至少对所述栅极电介质层的氧化或再氧化引起。


6.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述栅极电介质层包括：
界面层，共形地形成在所述鳍结构的所述侧壁上；和
高κ电介质层，共形地形成在所述界面层上，除了在所述高κ电介质层延伸地形成在所述底部间隔物的顶表面上的位置之外。


7.根据权利要求6所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述界面层包括一氧化硅、二氧化硅和硅氮氧化物中的至少一种，并且
其中所述高κ电介质层具有大于7的介电常数值，并包括Hf、Al、Zr、La、Mg、Ba、Ti、Pb或其组合的金属氧化物或金属硅酸盐。


8.根据权利要求7所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述高κ电介质层具有大于15的所述介电常数值，并包括HfO2和HfSiON中的至少一种。


9.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，还包括形成在所述导体层的侧壁、所述顶部间隔物的侧壁和所述顶部源极/漏极区的侧壁上的夹层，以使所述垂直场效应晶体管器件与外部导电源绝缘，所述夹层包括氮化物、氧化物或其组合。


10.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管器件，其中所述顶部间隔物的垂直厚度大于或等于所述栅极电介质层的所述上部的垂直长度。


11.一种垂直场效应晶体管器件，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋昇炫，孙昌佑，郑荣采，洪思焕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR