[發明專利]帶有垂直柵極結構的器件

有效

• 申請號: 201210514780.2
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103579235A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 莊學理;朱鳴;陳意仁
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238;H01L29/41;H01L21/28
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種帶有垂直柵極結構的器件。

背景技術

半導體集成電路(IC)工業經歷了快速的發展。IC材料和設計中的技術進步產生出了一代又一代IC，每代IC都比前一代IC更小更復雜。在IC的發展期間，隨著幾何尺寸(即，利用制造工藝可以形成的最小元件)的減小，功能密度(即，單位芯片面積的互連器件的數量)通常會增大。這種按比例縮小工藝通常通過提高生產效率和降低相關費用來體現其益處。然而，這些改進同時還增加了處理和制造IC的復雜程度，對于這些即將實現的改進，需要在IC處理和制造中進行類似的改進。

例如，傳統的互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管的按比例縮小由于斷開狀態電流泄漏而面臨著迅速增大功率消耗的挑戰。與CMOS晶體管的按比例縮小相關的柵極氧化物膜厚度變薄造成了關斷狀態電流泄漏。因此，需要一種用于進一步按比例縮小晶體管的方法或器件。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種器件，所述器件包括：晶圓襯底；截頂圓錐結構，形成在所述晶圓襯底中，其中，所述截頂圓錐結構包括形成在所述截頂圓錐結構的底部的漏極、形成在所述截頂圓錐結構的頂部的源極和形成在所述截頂圓錐結構的中部且連接所述源極和所述漏極的溝道；以及柵極完全包圍(GAA)結構，圍繞所述截頂圓錐結構的中部，其中，所述GAA結構在所述GAA結構的一側與所述源極相重疊，越過所述溝道，并且在所述GAA結構的另一側與所述漏極相重疊。

在所述器件中，進一步包括：多個金屬塞，所述多個金屬塞接觸所述GAA結構、所述源極和所述漏極。

在所述器件中，所述GAA結構包括：沉積在所述截頂圓錐結構的側壁上的界面層(IL)、沉積在所述IL上方的金屬柵極層以及沉積在所述金屬柵極層上方的多晶硅柵極層。

在所述器件中，所述IL包括氧化物層。

在所述器件中，進一步包括高k介電層。

在所述器件中，所述漏極包括負電荷(N+)漏極或正電荷(P+)漏極。

在所述器件中，所述源極包括P+源極或N+源極。

在所述器件中，進一步包括P+Ge源極。

在所述器件中，進一步包括N+InAs源極。

根據本發明的另一方面，提供了一種器件，所述器件包括：晶圓襯底；截頂圓錐結構，形成在所述晶圓襯底中，其中，所述截頂圓錐結構包括形成在所述截頂圓錐的底部的漏極、形成在所述截頂圓錐的中部且位于漏極上方的溝道和形成在所述截頂圓錐結構的頂部且位于溝道上方的源極；以及柵極完全包圍(GAA)結構，圍繞所述截頂圓錐結構的中部，在所述截頂圓錐結構的底部與所述漏極相重疊，并且在所述截頂圓錐結構的頂部與所述源極相重疊，其中，所述GAA結構包括沉積在所述截頂圓錐結構的側壁上的界面層(IL)、沉積在所述IL上的柵極層和沉積在所述金屬柵極層上方的多晶硅柵極層。

在所述器件中，進一步包括：多個金屬塞，所述多個金屬塞接觸所述GAA結構、所述源極和所述漏極，其中，所述金屬塞包括金屬或金屬合金。

根據本發明的又一方面，提供了一種制造器件的方法，所述方法包括：接收晶圓襯底；形成截頂圓錐結構，其中硬掩模層位于所述截頂圓錐結構的頂部；在所述截頂圓錐結構的底部形成漏極；形成圍繞所述截頂圓錐結構的中部的柵極完全包圍(GAA)結構；以及在所述截頂圓錐結構的頂部形成源極。

在所述方法中，進一步包括：形成多個金屬塞，所述金屬塞接觸所述GAA結構、所述源極和所述漏極。

在所述方法中，形成所述漏極包括：形成負電荷(N+)漏極或正電荷(P+)漏極。

在所述方法中，形成所述GAA結構包括：在所述晶圓襯底上方沉積第一氧化物層；蝕刻部分所述第一氧化物層；在部分蝕刻的所述第一氧化物層上方沉積界面層(IL)；在所述IL上方沉積金屬柵極層；以及在所述金屬柵極層上方沉積多晶硅柵極，使得所述GAA結構圍繞所述截頂圓錐并且與位于所述截頂圓錐底部的漏極相重疊。

在所述方法中，進一步包括：去除位于截頂圓錐的頂部的所述IL、所述金屬柵極層和所述多晶硅柵極層，使得所述截頂圓錐的中部被所述GAA結構圍繞。

在所述方法中，進一步包括：形成圍繞所述截頂圓錐的頂部的隔離件。

在所述方法中，形成所述源極包括：形成P+源極或N+源極。

在所述方法中，形成所述P+源極包括：形成P+Ge源極。