[發明專利]具有二維溝道結構的垂直場效應晶體管

在審

• 申請號: 201811601984.3
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN110021667A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 樸容喜;姜明吉;宋映錫;千健龍
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培;黃隸凡

本發明可提供一種垂直場效應晶體管，所述垂直場效應晶體管包括：第一源極/漏極區；溝道結構，從所述第一源極/漏極區向上突出且被配置成用作溝道，所述溝道結構在平面圖中具有二維結構，所述溝道結構在所述溝道結構的至少一側處具有開口，所述溝道結構包括一個或兩個第一部分以及一個或多個第二部分，所述一個或兩個第一部分在第一方向上延伸，且所述一個或多個第二部分連接到所述一個或兩個第一部分中的對應的一者或多者且在第二方向上延伸，所述第二方向與所述第一方向不同；柵極結構，水平地環繞所述溝道結構；以及第二源極/漏極區，在所述溝道結構上向上。

[相關申請的交叉參考]

本非臨時申請主張在2017年12月27日提出申請的美國臨時專利申請第62/610,650號及在2018年9月12日在美國專利與商標局提出申請的美國非臨時專利申請第16/128,995號的優先權、以及基于35U.S.C.119從所述美國臨時專利申請及美國非臨時專利申請衍生出的所有權利，所述美國臨時專利申請及美國非臨時專利申請的內容全部并入本申請供參考。

技術領域

本文所公開的本發明概念的一些示例性實施例涉及垂直場效應晶體管，且更具體來說，涉及具有二維(2D)溝道結構的垂直場效應晶體管(VFET)。

背景技術

由于增強的可擴展性及晶體管結構中較低的中間工藝(middle-of-line，MOL)電容和/或相對較低的接觸電阻，垂直場效應晶體管(vertical field effect transistor，VFET)已被作為鰭型場效應晶體管(fin field effect transistor，FinFET)替代品和/或水平納米片場效應晶體管(horizontal nanosheet field effect transistor，HNS FET)替代品的可行候選項中頗具前途的一者得到了廣泛研究。此外，VFET在其溝道長度方面具有設計自由度。因此，VFET可被設計成不具有所謂的短溝道效應(short channel effect)。

圖1示出VFET的概念性透視剖面圖。參照圖1，與其他裝置(例如，FinFET及HNSFET)相比，VFET具有相對短的溝道寬度。舉例來說，當用于實施1X反相器標準單元的FinFET具有300nm的溝道寬度時，用于實施相同的1X反相器標準單元的VFET可具有220nm的溝道寬度。因此，VFET趨于具有相對差的電流可驅動性(current drivability)。因此，期望具有以下VFET結構：與其他裝置架構(例如，FinFET及HNS FET)相比具有相對較寬的溝道寬度，且因此表現出改善的性能。

發明內容

本發明概念的一些示例性實施例提供有效溝道寬度增大的垂直場效應晶體管(VFET)。

本發明概念的一些示例性實施例提供具有二維(two-dimensional，2D)溝道結構的VFET。

本發明概念的一些示例性實施例提供具有改善的電性能的VFET。

根據本發明概念的示例性實施例，一種VFET可包括：第一源極/漏極區；溝道結構，從所述第一源極/漏極區向上突出且被配置成用作溝道，所述溝道結構在平面圖中具有二維結構，所述溝道結構在所述溝道結構的至少一側處具有開口，所述溝道結構包括一個或兩個第一部分以及一個或多個第二部分，所述一個或兩個第一部分在第一方向上延伸，且所述一個或多個第二部分連接到所述一個或兩個第一部分中的對應的一者或多者且在第二方向上延伸，所述第二方向與所述第一方向不同；柵極結構，水平地環繞所述溝道結構；以及第二源極/漏極區，在所述溝道結構上向上。

根據本發明概念的示例性實施例，一種VFET可包括：襯底，包括第一源極/漏極區；溝道結構，從所述第一源極/漏極區突出且被配置成用作溝道，所述溝道結構在平面圖中具有二維形狀，所述溝道結構在所述溝道結構的至少一側處具有開口，柵極結構，水平地環繞所述溝道結構；以及第二源極/漏極區，位于所述溝道結構上。