垂直隧穿场效应晶体管及其制备方法_3

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10所示,为步骤S15的流程图,在该步骤中,包括但不仅限于以下子步骤。
[0088]步骤S151,在所述第一外延层的第二沟槽上依次形成栅介质层及栅区,所述栅介质层将所述栅区与所述第一外延层隔离。该步骤进一步包括以下步骤。
[0089]步骤S1511,如图11所示,在所述第一外延层整体上表面覆盖栅介质材料30,并在位于所述第二沟槽中的栅介质材料上形成一凹槽31。
[0090]在本步骤中,首先,将栅介质材料覆盖于第一外延层的整体上表面,并将第二沟槽填充;然后将填充于第二沟槽中的栅介质材料进行刻蚀形成凹槽。该凹槽的具体刻蚀方式可以与第一沟槽的刻蚀方式相同。
[0091]步骤S1512,如图12所示,在所述栅区介质层整体上表面覆盖栅区材料40,并使栅区材料40将所述凹槽填充。
[0092]步骤S1513,去除全部位于所述第一外延层2的第二沟槽的两个相对侧上的栅区介质层材料30及栅区材料40,并露出位于第二沟槽的两个相对侧处的第一外延层,仅保留位于第二沟槽21内的栅区介质层材料及栅区材料,如图13所示,从而制备成栅区介质层及栅区。本步骤中可以通过设置掩膜层及刻蚀的方式进行去除作业。
[0093]步骤S1514,如图13所示,在栅区上设置第三沟槽,第三沟槽形成于栅区上远离源区的表面,第三沟槽与第一沟槽开口朝向相同。此处,亦可以通过设置掩膜层及刻蚀的方式形成第三沟槽。
[0094]步骤S152,在所述第一外延层上位于所述第二沟槽外的两个相对侧处分别形成一漏区,漏区与所述栅区相隔离。首先,在第一外延层2、栅介质层3及栅区4的整体上表面覆盖第二掩膜层,并将第二掩膜层位于第二沟槽相对的两侧处的部分移除,露出相应部分的第一外延层,如图14形成的第二掩膜层50。然后,再在第二掩膜层50的两侧分别形成一位于第一外延层2上的漏区5,最后在移除第二掩膜层50,从而形成如图15所示结构。此处,可以在第一外延层2上进行离子注入形成漏区5 ;或者,也可以是,提供原位掺杂N+型硅材料覆盖在第一外延层2、栅介质层3及栅区4的整体上表面,然后提供第二掩膜层覆盖N+型硅材料上,刻蚀第二掩膜层中间区域,然后再刻蚀N+硅材料中间区域,留下两侧的区域为漏区。
[0095]步骤S16,分别在漏区、源区、栅区上形成电极接触结构,以对应形成漏极、源极及栅极,得到完整的垂直隧穿场效应晶体管。利用漏极、源极及栅极,可以便于使垂直隧穿场效应晶体管与其他元件实现电连接。
[0096]如图16所示,为在漏区5上形成漏极8的结构示意图。本步骤中,首先在各漏区5上分别沉积边墙材料,边墙材料可以是硅氧化物、氮化硅、高K电介质或者其他绝缘材料。然后进行氩离子束刻蚀,在边墙的中心位置刻蚀出通孔,以露出漏区;再在露出的漏区上进行钴(Co)和氮化钛(TiN)离子束沉淀,接着进行快速退火工艺,然后去除氮化钛和钴,最后进行沉积钝化层,开接触孔以及金属化等等,形成完整的垂直隧穿场效应晶体管。本步骤中的电极接触结构的制备方法与现有技术中类似,本发明实施方式中不再进行具体描述。
[0097]在本实施方式垂直隧穿场效应晶体管的制备方法中,步骤S1514可以省略,即栅区上可以不设置第三沟槽。此外,在其他的实施方式中,步骤S1514只要位于步骤S1512之后即可,与步骤S1512之后的其他步骤之间可以不分先后次序。
[0098]在本实施方式垂直隧穿场效应晶体管的制备方法中,沉积工艺可以通过低压化学气相沉积(LPCVD)或者物理气相沉积(PVD)等实现。
[0099]请参阅图17,为本发明第二实施方式提供的垂直隧穿场效应晶体管。本实施方式中,栅区4a延伸至所述第二沟槽外,并朝向漏区5a延伸形成有扩展部40a,扩展部与第一外延层2之间设置有栅介质层3a。通过扩展部可以进一步增加隧穿面积,从而进一步提高隧穿电流。
[0100]由于栅区4a及栅介质层3a延伸至第一外延层2a上第二沟槽的两侧区域,两漏区5a的横向宽度相应缩小,为了避免漏区5a与栅区4a接触,漏区5a与栅区4a之间设有间隙,从而使二者相隔离。本实施方式中的垂直隧穿场效应晶体管其他部分与第一实施方式相同,在此不再赘述。
[0101]第二实施方式中的垂直隧穿场效应晶体管的制备方法与第一实施方式中的垂直隧穿场效应晶体管的制备方法的区别仅在于步骤S1513及步骤S152,其他步骤的实施方式与第一实施方式相同,在此不再赘述。
[0102]在步骤S1513中,去除部分位于第一外延层2a的第二沟槽的两个相对侧上的栅区介质层材料及栅区材料,保留位于第二沟槽边缘处的栅区介质层材料及栅区材料,即可形成栅区的扩展部40a,并使得扩展部40a与第一外延层2之间保留有栅介质层3a。
[0103]在步骤S152中,在第一外延层2a、栅介质层3a及栅区4a的整体上表面覆盖掩膜层,并将掩膜层位于第二沟槽相对的两侧处的部分移除,露出相应部分的第一外延层,且在栅介质层3a与栅区4a的两侧分别保留部分掩膜层,以便形成栅介质层3a与漏区5a之间的间隙。
[0104]请参阅图18,为本发明第三实施方式提供的垂直隧穿场效应晶体管。本实施方式与第二实施方式的区别仅在于,漏区5b与栅区4a之间的间隙中设置有绝缘材质,二者通过绝缘材质相隔离,具体地,漏区5b与栅区4a之间设有栅介质层3a及边墙,其中边墙为氮化硅等绝缘材料制备,利用边墙以使得栅区4a与漏区5a相隔离,整个栅介质层3a可以一次制备成型,从而便于整个垂直隧穿场效应晶体管的制备。此处,作为另外的实施方式,漏区5b与栅区4a之间亦可填充其他绝缘材质已将二者隔离。
[0105]如图19所示,为第三实施方式提供的垂直隧穿场效应晶体管的制备方法流程图,该制备方法包括但不限于如下步骤。
[0106]步骤S21,提供一衬底9b。
[0107]步骤S22,在衬底上覆盖源区材料。
[0108]步骤S23,在源区材料上形成一第一沟槽,以制备成源区lb。
[0109]步骤S24,在所述源区上覆盖第一外延层材料,并在位于所述第一沟槽中的第一外延层材料上形成一第二沟槽,以制备成第一外延层2b。
[0110]步骤S21至步骤S24的【具体实施方式】可以与垂直隧穿场效应晶体管的第一实施方式中步骤Sll至步骤S14相同,在此不再赘述。
[0111]步骤S25,在所述第一外延层上形成栅介质层3b、栅区4b及两个漏区5b。如图19所示本步骤的流程示意图。在该步骤中,包括但不仅限于以下子步骤。
[0112]步骤S251,在所述第一外延层上位于所述第二沟槽外的两个相对侧处分别形成一漏区5b。该步骤进一步包括以下步骤。
[0113]步骤S2511,在第一外延层2b的整体上表面覆盖漏区材料50b,如图20所示。
[0114]步骤S2512,在漏区材料50b的整体上表面设置掩膜层52b。
[0115]步骤S2513,移除位于横向中心区域的部分掩膜层,露出部分漏区材料;露出的漏区材料横向宽度大于第二沟槽的横向宽度,如图21所示。
[0116]步骤S2514,刻蚀所述露出的漏区材料,以露出部分第一外延层。
[0117]步骤S2515,移除其余的掩膜层52b,未被刻蚀的漏区材料部分形成漏区5b,如图22所示。
[0118]由于位于横向中心区域的部分掩膜层被移除,刻蚀时仅漏区材料的两侧处存在掩膜层,使得漏区材料横向的中间部位被刻蚀,从而在横向的两侧处分别形成一漏区,位于第一外延层上的两个漏区制备完成。
[0119]步骤S252,在所述第一外延层2b的第二沟槽上依次形成栅介质层及栅区。该步骤进一步包括以下步骤。
[0120]步骤S2521,在所述第一外延层2b及两漏区的整体上表面覆盖栅介质材料30b,覆盖的栅介质材料两侧呈对称的阶梯状,并形成一凹槽301及一容置槽302。凹槽301形成于第二沟槽的栅介质材料中,容置槽302形成于两个漏区5b之间栅介质材料中,凹槽301位于容置槽302的槽底。
[0121]步骤S2522,在栅介质材料30b的整体上表面上覆盖栅区材料40b,栅区材料40b填充凹槽301及容置槽302,如图24所示,可以使得栅介质材料将栅区材料与漏区隔离。
[0122]步骤S2523,移除位于漏区上的栅介质材料及栅区材料。
[0123]步骤S2524,移除部分位于容置槽302及凹槽301中的栅区材料,以在栅区材料上形成第三沟槽41b,从而制备形成成型的栅区4b及栅区介质层3b,如图25所示。此处,在其他的实施方式中,该步骤S2524亦可以省去。
[0124]步骤S26,分别在漏区、源区、栅区上形成电极接触结构,以对应形成漏极、源极及栅极,得到完整的垂直隧穿场效应晶体管。利用漏极、源极及栅极,可以便于使垂直隧穿场效应晶体管与其他元件实现电连接。在制备漏极时,将漏区靠近栅极的一侧处进行刻蚀,使漏区与栅介质层之间形成间隙,并在该间隙中制备边墙,以使得漏区与栅区相隔离。
[0125]该步骤与第一实施方式中的步骤S26相同,此处不再赘述。
[0126]请参阅图26,为本
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