[發(fā)明專利]半導(dǎo)體晶體管及其形成方法、及半導(dǎo)體器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110603926.X
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113380898A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荷爾本·朵爾伯斯;布蘭丁·迪里耶;馬可·范·達(dá)爾
• 申請（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/786
• 分類號(hào): H01L29/786;H01L21/34;H01L27/22;H01L27/24
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

一種半導(dǎo)體晶體管，包括溝道結(jié)構(gòu)，該溝道結(jié)構(gòu)包括溝道區(qū)域和位于溝道區(qū)域的相應(yīng)側(cè)上的兩個(gè)源極/漏極區(qū)域，其中，溝道區(qū)域和兩個(gè)源極/漏極區(qū)域沿第一方向堆疊。柵極結(jié)構(gòu)圍繞溝道區(qū)域。本發(fā)明的實(shí)施例還涉及一種半導(dǎo)體器件、以及形成半導(dǎo)體晶體管的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶體管及其形成方法、及半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

集成電路(IC)制造，特別是半導(dǎo)體器件制造的進(jìn)步，使得許多不同類型的存儲(chǔ)器件可用于邏輯芯片設(shè)計(jì)。作為示例，存儲(chǔ)器件可以包括磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)器件、電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)器件、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)器件等。半導(dǎo)體器件制造通常可以分類為前段制程(FEOL)、中間制程(MOL)和后段制程(BEOL)工藝。通常，在當(dāng)前的半導(dǎo)體制造中，某些元件，諸如訪問(或選擇器)晶體管，在FEOL工藝中形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體晶體管，包括：溝道結(jié)構(gòu)，溝道結(jié)構(gòu)沿第一方向從接觸金屬層向上延伸，溝道結(jié)構(gòu)包括溝道區(qū)域和兩個(gè)源極/漏極區(qū)域，該兩個(gè)源極/漏極區(qū)域位于所述溝道區(qū)域的相應(yīng)側(cè)上，其中，所述溝道區(qū)域和所述兩個(gè)源極/漏極區(qū)域沿所述第一方向堆疊；以及柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)圍繞所述溝道區(qū)域。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件，包括存儲(chǔ)器元件；和晶體管，晶體管串聯(lián)連接至所述存儲(chǔ)器元件，所述存儲(chǔ)器元件和所述晶體管沿第一方向堆疊，其中，所述晶體管包括：溝道結(jié)構(gòu)，其中所述溝道結(jié)構(gòu)包括溝道區(qū)域和位于所述溝道區(qū)域的相應(yīng)側(cè)上的兩個(gè)源極/漏極區(qū)域，所述溝道區(qū)域和所述兩個(gè)源極/漏極區(qū)域沿所述第一方向堆疊；柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)圍繞所述溝道區(qū)域，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)在所述第一方向上的長度大于所述溝道區(qū)域的長度；第一接觸結(jié)構(gòu)，第一接觸結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述溝道結(jié)構(gòu)的底面上并且連接至所述源極/漏極區(qū)域之一；以及第二接觸結(jié)構(gòu)，第二接觸結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述溝道結(jié)構(gòu)的頂面上并且連接至所述源極/漏極區(qū)域之一。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供一種形成半導(dǎo)體晶體管的方法，包括：在第一層間介電(ILD)層上方形成接觸金屬層；在所述接觸金屬層上方沉積和去除氧化物半導(dǎo)體層以形成所選豎直結(jié)構(gòu)作為溝道結(jié)構(gòu)，其中，所述溝道結(jié)構(gòu)沿第一方向從所述接觸金屬層向上延伸，并且所述溝道結(jié)構(gòu)包括溝道區(qū)域和位于所述溝道區(qū)域的相應(yīng)側(cè)上的兩個(gè)源極/漏極區(qū)域，其中，所述溝道區(qū)域和所述兩個(gè)源極/漏極區(qū)域沿所述第一方向堆疊；在所述溝道結(jié)構(gòu)上方順序沉積間隔件氧化物層、介電層和柵極材料；去除柵極材料以形成所選柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為圍繞所述溝道區(qū)域；沉積第二ILD層并將所述第二ILD層中的通孔朝向所述柵極結(jié)構(gòu)、所述溝道結(jié)構(gòu)和所述接觸金屬層打開；以及用金屬填充所述通孔以形成接觸結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明涉及異質(zhì)結(jié)構(gòu)氧化物半導(dǎo)體豎直全環(huán)柵(VGAA)晶體管及其制造方法。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以最佳地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比率繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。

圖1是在形成層間介電(ILD)層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖2是在ILD層上方形成接觸金屬層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖3是在接觸金屬層上方形成氧化物半導(dǎo)體層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖4是在形成溝道結(jié)構(gòu)之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖5A-圖5D是圖4的示出適用于各種實(shí)施例的溝道結(jié)構(gòu)的不同形狀的示例性結(jié)構(gòu)的俯視圖。豎直平面A-A是圖4的豎直截面的平面。

圖6是在形成間隔件氧化物層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖7是在形成介電層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。

圖8是在形成柵極層之后的示例性結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。