[發明專利]形成垂直晶體管裝置的方法

有效

• 申請號: 201710845863.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107845578B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 謝瑞龍;史帝文·J·本利;喬迪·A·佛羅霍海瑟
• 申請（專利權）人: 格芯(美國)集成電路科技有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種形成垂直晶體管裝置的方法，該方法包含：

在位于一半導體基板上面的一底部源極/漏極半導體材料層上面形成多個材料層；

進行至少一蝕刻制程以在該多個材料層中界定一空腔，其中，該空腔的一底部暴露該底部源極/漏極半導體材料層的一部分，其中，進行該至少一蝕刻制程以界定該空腔包含于該空腔四周形成一第一內部間隔體；

進行至少一外延沉積制程，以形成一垂直定向通道半導體結構于該底部源極/漏極半導體材料層上且于該空腔中、以及一頂部源極/漏極半導體材料層于該垂直定向通道半導體結構上面；

在進行該至少一外延沉積制程后，移除該多個材料層中的至少一者以藉此暴露該垂直定向通道半導體結構的一外周邊表面，其中，移除該多個材料層中的該至少一者以藉此暴露該垂直定向通道半導體結構的該外周邊表面包含于該垂直定向通道半導體結構的上半部四周且毗鄰該上半部形成一頂部間隔體，其中，該頂部間隔體的外側壁與該第一內部間隔體的外側壁對齊；以及

形成一柵極結構于該垂直定向通道半導體結構的該暴露的外周邊表面四周。

2.如權利要求1所述的方法，其中，進行該至少一外延沉積制程的步驟包含：進行一第一外延沉積制程以形成該垂直定向通道半導體結構，以及進行一第二外延沉積制程以形成該頂部源極/漏極半導體材料層于該垂直定向通道半導體結構的上表面上。

3.如權利要求2所述的方法，其中，在移除該多個材料層中的至少一者以藉此暴露該垂直定向通道半導體結構的該外周邊表面之前，該方法更包含：形成一帽蓋層于該頂部源極/漏極半導體材料層上面。

4.如權利要求1所述的方法，其中，形成該多個材料層于該底部源極/漏極半導體材料層上面包含：

形成一底部間隔體材料層于該底部源極/漏極半導體材料層上；

形成一犧牲柵極材料層于該底部間隔體材料層上；

形成一頂部間隔體材料層于該犧牲柵極材料層上；以及

形成一犧牲材料層于該頂部間隔體材料層上。

5.如權利要求4所述的方法，其中，進行該至少一蝕刻制程以界定該空腔包含：進行至少一蝕刻制程以移除該犧牲材料層、該頂部間隔體材料層、該犧牲柵極材料層及該底部間隔體材料層的一部分，其中，該底部間隔體材料層的該部分的移除暴露該底部源極/漏極半導體材料層的一部分。

6.如權利要求4所述的方法，其中，移除該多個材料層中的該至少一者以藉此暴露該垂直定向通道半導體結構的一外周邊表面包含：進行一蝕刻制程以移除該犧牲柵極材料層，同時使該頂部間隔體材料層中的一部分留在原處以形成該頂部間隔體、以及使該底部間隔體材料層中與該垂直定向通道半導體結構的下半部毗鄰的一部分留在原處。

7.如權利要求4所述的方法，其中，進行該至少一蝕刻制程以界定該空腔包含：進行一第一蝕刻制程以在該犧牲材料層中界定暴露該頂部間隔體材料層的一部分的一第一開口，且其中，該第一內部間隔體形成于該第一開口內，其中，該空腔與該第一內部間隔體自對準。

8.如權利要求1所述的方法，其中，形成該底部源極/漏極半導體材料層于該半導體基板的一上表面上是通過進行一第二外延沉積制程。

9.如權利要求4所述的方法，其中，該垂直定向通道半導體結構與該基板包含不同的半導體材料，該柵極結構包含一高k柵極絕緣層與包含一金屬的至少一層，該底部間隔體材料層與該頂部間隔體材料層包含SiCBN，以及該犧牲柵極材料層包含二氧化硅或一可氧化材料中的一者。