04以及在栅极介电层1204上方形成栅极层1206。在垂直沟道条108之间和上方延伸的位置处形成栅极介电层1204和栅极层1206。在一些实施例中，可以通过汽相沉积技术(例如，CVD、PVD等)或通过原子层沉积(ALD)来形成栅极介电层1204和栅极层1206。在一些实施例中，沉积可以导致栅极介电层1204和栅极层1206包括“L”形结构。在一些实施例中，该栅极介电层1204可以包括高k栅极介电材料(例如，诸如氧化铪(HfOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铝(Al2O3)等)。在一些实施例中，栅极层1206可包括第一栅极层1206a和上面的第二栅极层1206b,第一栅极层1206a包括被选择为调节相关联的晶体管器件的功函的材料(例如，TiN, TaN, TiAlC,TaAlC等)，第二栅极层1206b包括栅极金属层(例如，W、Al等)。
[0093]在一些实施例中，可以在栅极层1206上方设置介电层1208。介电层1208可以包括第一介电层1208a和上面的层间介电层(ILD) 1208b。在一些实施例中，第一介电层1208a可以包括氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)、氮氧硅碳化合物(SiCON)等。在一些实施例中，ILD层1208b可以包括二氧化硅(S12)、磷硅玻璃(PSG)、硼硅玻璃(BSG)。
[0094]图13示出了与动作610相对应的截面图1300的一些实施例。
[0095]如截面图1300中所示，将栅极介电层1204和栅极层1206暴露于第四蚀刻剂1302，第四蚀刻剂1302被配置为通过从一个或多个垂直沟道条108上方回蚀栅极介电层1204和栅极层1206以形成栅极介电层1204’和栅极层1206’。回蚀栅极介电层1204和栅极层1206暴露出垂直地位于介电层1208上方的区域中的垂直沟道条108(即，使得垂直沟道条108的上部被栅极介电层1204’环绕，而垂直沟道条108的第二上部未被栅极介电层1204，环绕)。
[0096]图14至图16示出了与动作612相对应的截面图1400至1600的一些实施例。
[0097]如截面图1400中所示,将包括电绝缘材料的间隔材料沉积到衬底上并且选择性地蚀刻电绝缘材料以在垂直沟道条108的相对侧上形成漏极间隔件1402。在一些实施例中，漏极间隔件1402可以包括氧化物(例如，二氧化硅)、氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)、氮氧硅碳化合物(SiCON)等。
[0098]如截面图1500中所示，在漏极间隔件1402和介电层212上方形成图案化层1501。图案化层1501可以包括在介电层212上方形成的一个或多个掩模层1502至1506。漏极间隔件1402、垂直沟道条108和图案化层1501形成用于选择性地蚀刻栅极层1206’的第二掩模结构。根据第二掩模结构将栅极层1206’暴露于第五蚀刻剂1510以形成腔1508，腔1508形成用于邻近的垂直晶体管器件的空间分离的栅极区210。如截面图1600中所示，在蚀刻之后，去除图案化层1501。
[0099]图17示出了与动作614相对应的截面图1700的一些实施例。
[0100]如截面图1700所示，实施平坦化工艺。在一些实施例中，在平坦化工艺之前，可以形成围绕漏极间隔件1402的额外的ILD层1702。平坦化工艺去除漏极间隔件214以及额外的ILD层1702的一部分和掩模层708，从而形成平坦顶面1704，并且也限定了空间分离的源极区104a和104b之间的垂直沟道条108的长度和随后形成的漏极区。
[0101]图18示出了与动作616相对应的截面图1800的一些实施例。
[0102]如截面图1800所示，在一个或多个垂直沟道条108上方形成漏极区216。在一些实施例中，通过下列步骤来形成漏极区216:在垂直的沟道条108上方形成掺杂硅材料，以及然后选择性地蚀刻掺杂硅材料以限定漏极区216。
[0103]因此，本发明涉及一种具有在源极区和漏极区之间延伸的矩形形状的垂直沟道条的垂直晶体管器件及其相关的形成方法。
[0104]在一些实施例中，本发明涉及一种垂直晶体管器件。垂直晶体管器件包括设置在半导体衬底上方的源极区。垂直晶体管器件还包括沟道区，该沟道区包括设置在源极区上方的一个或多个垂直沟道条，其中，一个或多个垂直沟道条的底面邻接源极区并且具有矩形形状。垂直晶体管器件还包括栅极区和设置在栅极区和一个或多个垂直沟道条上方的漏极区，栅极区位于源极区上方，并且位于通过栅极介电层与一个或多个垂直沟道条的侧壁间隔开的位置处。
[0105]在其他实施例中，本发明涉及一种垂直晶体管器件。垂直晶体管器件包括设置在半导体衬底上方的源极区和设置在源极区上方的沟道区。多个垂直沟道条在源极区和漏极区之间延伸。多个垂直沟道条具有邻接源极区的底面，源极区具有两条第一相对边和两条第二相对边，两条第一相对边具有长度，两条第二相对边具有小于长度的宽度。栅极区在与源极区和漏极区垂直地分离的位置处围绕多个垂直沟道条。
[0106]在又一些其他实施例中，本发明涉及一种形成晶体管器件的方法。该方法包括:在半导体衬底上方形成源极区。该方法还包括在源极区上面的位置处形成具有矩形形状的一个或多个垂直沟道条。该方法还包括在源极区上面的位置处形成围绕一个或多个垂直沟道条的栅极区，以及在一个或多个垂直沟道条上方形成漏极区。
[0107]上面概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与在本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，他们可以对本发明做出多种变化、替换以及改变。
【主权项】
1.一种垂直晶体管器件，包括: 源极区，设置在半导体衬底上方； 沟道区，包括设置在所述源极区上方的一个或多个垂直沟道条，其中，所述一个或多个垂直沟道条的底面邻接所述源极区并具有矩形形状； 栅极区，位于所述源极区上方，并且位于通过栅极介电层与所述一个或多个垂直沟道条的侧壁间隔开的位置处；以及 漏极区，设置在所述栅极区和所述一个或多个垂直沟道条上方。2.根据权利要求1所述的垂直晶体管器件， 其中，所述一个或多个垂直沟道条分别具有两条第一相对边和两条第二相对边，所述两条第一相对边具有长度，所述两条第二相对边具有小于所述长度的宽度；以及 其中，所述一个或多个垂直沟道条的两条第一相对边在所述源极区上方定向为平行。3.根据权利要求2所述的垂直晶体管器件，其中，所述一个或多个垂直沟道条的两条第一相对边在垂直于所述源极区的长度的方向上延伸。4.根据权利要求2所述的垂直晶体管器件，其中，所述一个或多个垂直沟道条的两条第一相对边在平行于所述源极区的长度的方向上延伸。5.根据权利要求2所述的垂直晶体管器件，其中，所述一个或多个垂直沟道条的长度大于所述一个或多个垂直沟道条的宽度约两倍至约二十倍之间。6.根据权利要求1所述的垂直晶体管器件，其中，所述栅极区沿着所述一个或多个垂直沟道条的一部分延伸，所述一个或多个垂直沟道条的一部分通过绝缘材料与所述漏极区垂直分离。7.根据权利要求1所述的垂直晶体管器件，其中，所述栅极区围绕所述一个或多个垂直沟道条。8.根据权利要求1所述的垂直晶体管器件， 其中，所述栅极区包括具有水平边和垂直边的“L”形结构；以及其中，所述水平边定向为平行于所述源极区的顶面，并且所述垂直边定向为平行于所述一个或多个垂直沟道条的侧壁。9.一种垂直晶体管器件，包括: 源极区，设置在半导体衬底上方； 沟道区，设置在所述源极区上方； 多个垂直沟道条，在所述源极区和所述漏极区之间延伸，其中，所述多个垂直沟道条的底面邻接所述源极区并且具有两条第一相对边和两条第二相对边，所述两条第一相对边具有长度，所述两条第二相对边具有小于所述长度的宽度；以及 栅极区，围绕所述多个垂直沟道条，并且位于与所述源极区和所述漏极区垂直地分离的位置处。10.一种形成晶体管器件的方法，包括: 在半导体衬底上方形成源极区； 在所述源极区上面的位置处形成具有矩形形状的一个或多个垂直沟道条； 在所述源极区上面的位置处形成围绕所述一个或多个垂直沟道条的栅极区；以及 在所述一个或多个垂直沟道条上方形成漏极区。
【专利摘要】本发明提供了垂直器件结构。本发明涉及具有在源极区和漏极区之间延伸的矩形垂直沟道条的垂直晶体管器件及其相关的形成方法。在一些实施例中，垂直晶体管器件包括设置在半导体衬底上方的源极区。具有一个或多个垂直沟道条的沟道区设置在源极区上方。一个或多个垂直沟道条的底面邻接源极区并且具有矩形形状(即，具有四条边的形状，具有不同长度的相邻边和四个直角)。栅极区位于源极区上方并且位于邻接垂直沟道条的位置处，漏极区设置在栅极区和垂直沟道条上方。垂直沟道条的矩形形状提供了具有更好性能和单元区域密度的垂直器件。
【IPC分类】H01L21/336, H01L29/78
【公开号】CN105280698
【申请号】CN201410507489
【发明人】王志豪, 廖忠志, 连万益, 游家权, 邱奕勋, 蔡庆威, 吴伟豪
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年9月28日
【公告号】DE102014119660A1, US20150380548