[發明專利]垂直晶體管制造和器件

有效

• 申請號: 201680070960.2
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108431953B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: R·韋尼加爾拉;金成東;B·多里斯;B·A·安德森
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅;李崢宇

一種制造垂直場效應晶體管的方法，包括在襯底(100)中形成第一凹槽(170)；從第一凹槽(170)的第一底部表面(190)外延生長第一漏極(400)；從形成在襯底(100)中的第二凹槽(175)的第二底部表面(195)外延生長第二漏極(600)；在第一漏極(400)和第二漏極(600)上外延生長溝道材料(700)；在溝道材料(700)中形成溝槽(740)以在第一漏極(400)上形成一個或多個鰭狀物溝道(750)以及在第二漏極(600)上形成一個或多個鰭狀物溝道(750)，其中在第一漏極(400)上方的溝槽(740)延伸到第一漏極(400)的表面，并且在第二漏極(600)上方的溝槽(740)延伸至第二漏極(600)的表面；在一個或多個鰭狀物溝道(750)中的每一個上形成柵極結構(1030)；以及在與第一漏極(400)和第二漏極(500)相關聯的每個鰭狀物溝道(750)上生長源極(1520，1540)。

背景

技術領域

本發明涉及形成垂直鰭狀物場效應晶體管(finFET)器件的方法和由此制造的電子器件結構，并且更具體地涉及外延地形成垂直finFET的漏極、溝道和源極的方法，使得漏極、溝道和源極具有相同的晶體取向。

背景技術

場效應晶體管(FET)通常具有其中電流從源極流到漏極的源極、溝道和漏極，以及控制通過溝道的電流流動的柵極。場效應晶體管(FET)可以具有各種不同的結構，例如，已經形成的FET，具有在襯底材料本身中形成的源極、溝道和漏極，其中電流水平地流動(即，在襯底的平面)，并且已經形成的FinFET，具有從襯底向外延伸的溝道，但是電流也在水平方向上流動。與具有單個平面柵極的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)相比，用于FinFET的溝道可以是薄矩形硅(Si)的直立板，通常被稱為具有在鰭上的柵極的鰭狀物。根據源極和漏極的摻雜，可以形成n型場效應晶體管(n-FET)或p型場效應晶體管(p-FET)。

FET的例子可以包括金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵場效應晶體管(IGFET)。兩個FET也可以被耦合以形成互補金屬氧化物半導體(CMOS)，其中p溝道MOSFET和n溝道MOSFET被串聯連接。

隨著器件尺寸的不斷減小，形成單個元件和電觸點變得更加困難。因此需要一種方法來保留傳統FET結構的積極方面，同時克服形成較小器件組件所產生的縮放問題。

發明內容

一種制造垂直場效應晶體管的方法包括：在襯底中形成第一凹槽，其中所述第一凹槽具有第一底部表面；從所述第一凹槽的所述第一底部表面外延生長第一漏極；從形成在所述襯底中的第二凹槽的第二底部表面外延生長第二漏極；在所述第一漏極和所述第二漏極上外延生長溝道材料；在所述溝道材料中形成溝槽以在所述第一漏極上形成一個或多個鰭狀物溝道以及在所述第二漏極上形成一個或多個鰭狀物溝道，其中在所述第一漏極上方的溝槽延伸到所述第一漏極的表面，并且在所述第二漏極上方的溝槽延伸至所述第二漏極的表面；在所述一個或多個鰭狀物溝道中的每一個上形成柵極結構；以及在與所述第一漏極和所述第二漏極相關聯的每個鰭狀物溝道上生長源極。

一種垂直場效應晶體管，包括：襯底中的第一凹槽，其中所述第一凹槽具有第一底部表面。第一漏極從所述第一凹槽的第一底部表面生長，其中第一漏極具有與所述第一底部表面相同的晶體取向。在所述襯底中形成第二凹槽，其中所述第二凹槽具有第二底部表面，并且在形成于所述襯底中的所述第二凹槽的所述第二底部表面上生長第二漏極，其中所述第二漏極具有與所述第二底部表面相同的晶體取向。在所述第一漏極上形成一個或多個鰭狀物溝道，其中所述第一漏極上的所述一個或多個鰭狀物溝道具有與所述第一底部表面相同的晶體取向，并且在所述第二漏極上形成一個或多個鰭狀物溝道，其中所述第二漏極上的所述一個或者多個鰭狀物溝道具有與所述第二底部表面相同的晶體取向。在每個所述鰭狀物溝道上形成柵極結構，并且在與所述第一漏極和所述第二漏極相關聯的所述鰭狀物溝道中的每一個上生長源極，其中所述源極具有與所述鰭狀物溝道相同的晶體取向。

結合附圖，從下面對其示例性實施例的詳細描述，這些和其他特征和優點將變得顯而易見。