[發明專利]垂直柵極場效晶體管器件及其形成方法

在審

• 申請號: 202110008411.5
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN113161420A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 陳春元;王俊智;曾曉暉;劉人誠;施俊吉;丁世泛;吳尉壯;江彥廷;廖家慶;陳彥瑜
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種垂直柵極場效晶體管器件，包括：

半導體襯底，包括前側及后側；

第一源極/漏極區及第二源極/漏極區，位于所述半導體襯底的所述前側上；

柵極電極結構，配置在所述半導體襯底的所述前側之上且包括：

水平部分，配置在所述半導體襯底的所述前側之上以及所述第一源極/漏極區與所述第二源極/漏極區之間；

第一垂直部分，在第一方向上從所述半導體襯底的所述前側朝所述半導體襯底的所述后側延伸，且接觸所述柵極電極結構的所述水平部分；以及

第二垂直部分，在所述第一方向上從所述半導體襯底的所述前側朝所述半導體襯底的所述后側延伸，接觸所述柵極電極結構的所述水平部分，且通過所述半導體襯底的溝道區而與所述第一垂直部分分隔開。

2.根據權利要求1所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述第一垂直部分在第二方向上從所述第一源極/漏極區到所述第二源極/漏極區延伸，其中所述第二垂直部分在所述第二方向上從所述第一源極/漏極區到所述第二源極/漏極區延伸，且其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根據權利要求1所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述柵極電極結構還包括：

第三垂直部分，從所述半導體襯底的所述前側朝所述半導體襯底的所述后側延伸，其中所述第一垂直部分的第一側通過所述第三垂直部分連接到所述第二垂直部分的第一側；以及

第四垂直部分，從所述半導體襯底的所述前側朝所述半導體襯底的所述后側延伸，其中所述第一垂直部分的第二側通過所述第四垂直部分連接到所述第二垂直部分的第二側。

4.根據權利要求3所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述柵極電極結構的所述第一垂直部分及所述第二垂直部分直接位于所述柵極電極結構的所述水平部分之下，且其中所述柵極電極結構的所述第三垂直部分及所述第四垂直部分不直接位于所述柵極電極結構的所述水平部分之下。

5.根據權利要求3所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述第一源極/漏極區配置在所述柵極電極結構的所述水平部分與所述柵極電極結構的所述第三垂直部分之間，且其中所述第二源極/漏極區配置在所述柵極電極結構的所述水平部分與所述柵極電極結構的所述第四垂直部分之間。

6.根據權利要求1所述的垂直柵極場效晶體管器件，還包括：

隔離結構，連續地環繞所述柵極電極結構以及所述第一源極/漏極區及所述第二源極/漏極區。

7.根據權利要求6所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述隔離結構是從所述半導體襯底的所述前側延伸到位于所述半導體襯底的所述前側與所述半導體襯底的所述后側之間的深度的淺溝槽隔離結構。

8.根據權利要求6所述的垂直柵極場效晶體管器件，其中所述隔離結構是從所述半導體襯底的所述后側延伸到所述半導體襯底的所述前側的重摻雜區。

9.一種垂直柵極場效晶體管器件，包括：

半導體襯底，包括前側及后側；

第一源極/漏極區，設置在所述半導體襯底中；

第二源極/漏極區，設置在所述半導體襯底中且與所述第一源極/漏極區間隔開；

柵極電極結構，配置在所述第一源極/漏極區及所述第二源極/漏極區之上且包括：

水平部分，在所述半導體襯底的所述前側之上延伸；

第一垂直部分，從所述半導體襯底的所述前側延伸到低于所述半導體襯底的所述前側的第一深度；以及

第二垂直部分，從所述半導體襯底的所述前側延伸到低于所述半導體襯底的所述前側的第二深度；以及

隔離結構，位于所述半導體襯底中且環繞所述柵極電極結構。

10.一種垂直柵極場效晶體管器件的形成方法，包括：

在襯底之上形成第一掩蔽結構，其中所述第一掩蔽結構包括第一開口及第二開口，所述第一開口與所述第二開口相互平行地延伸；

移除所述襯底的直接位于所述第一開口及所述第二開口之下的部分；

移除所述第一掩蔽結構；

在所述襯底之上形成柵極介電層；

在所述柵極介電層之上形成柵極電極材料；

移除所述柵極電極材料的外側部分，以形成包括水平部分、第一垂直部分及第二垂直部分的柵極電極結構；

在所述襯底中形成第一源極/漏極區及第二源極/漏極區；以及

形成位于所述襯底內且環繞所述第一源極/漏極區、所述第二源極/漏極區及所述柵極電極結構的隔離結構。