[发明专利]垂直栅极场效晶体管器件及其形成方法

权利要求书

1.一种垂直栅极场效晶体管器件，包括：

半导体衬底，包括前侧及后侧；

第一源极/漏极区及第二源极/漏极区，位于所述半导体衬底的所述前侧上；

栅极电极结构，配置在所述半导体衬底的所述前侧之上且包括：

水平部分，配置在所述半导体衬底的所述前侧之上以及所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间；

第一垂直部分，在第一方向上从所述半导体衬底的所述前侧朝所述半导体衬底的所述后侧延伸，且接触所述栅极电极结构的所述水平部分；以及

第二垂直部分，在所述第一方向上从所述半导体衬底的所述前侧朝所述半导体衬底的所述后侧延伸，接触所述栅极电极结构的所述水平部分，且通过所述半导体衬底的沟道区而与所述第一垂直部分分隔开。

2.根据权利要求1所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述第一垂直部分在第二方向上从所述第一源极/漏极区到所述第二源极/漏极区延伸，其中所述第二垂直部分在所述第二方向上从所述第一源极/漏极区到所述第二源极/漏极区延伸，且其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述栅极电极结构还包括：

第三垂直部分，从所述半导体衬底的所述前侧朝所述半导体衬底的所述后侧延伸，其中所述第一垂直部分的第一侧通过所述第三垂直部分连接到所述第二垂直部分的第一侧；以及

第四垂直部分，从所述半导体衬底的所述前侧朝所述半导体衬底的所述后侧延伸，其中所述第一垂直部分的第二侧通过所述第四垂直部分连接到所述第二垂直部分的第二侧。

4.根据权利要求3所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述栅极电极结构的所述第一垂直部分及所述第二垂直部分直接位于所述栅极电极结构的所述水平部分之下，且其中所述栅极电极结构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栅极电极结构的所述水平部分之下。

5.根据权利要求3所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述第一源极/漏极区配置在所述栅极电极结构的所述水平部分与所述栅极电极结构的所述第三垂直部分之间，且其中所述第二源极/漏极区配置在所述栅极电极结构的所述水平部分与所述栅极电极结构的所述第四垂直部分之间。

6.根据权利要求1所述的垂直栅极场效晶体管器件，还包括：

隔离结构，连续地环绕所述栅极电极结构以及所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区。

7.根据权利要求6所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述隔离结构是从所述半导体衬底的所述前侧延伸到位于所述半导体衬底的所述前侧与所述半导体衬底的所述后侧之间的深度的浅沟槽隔离结构。

8.根据权利要求6所述的垂直栅极场效晶体管器件，其中所述隔离结构是从所述半导体衬底的所述后侧延伸到所述半导体衬底的所述前侧的重掺杂区。

9.一种垂直栅极场效晶体管器件，包括：

半导体衬底，包括前侧及后侧；

第一源极/漏极区，设置在所述半导体衬底中；

第二源极/漏极区，设置在所述半导体衬底中且与所述第一源极/漏极区间隔开；

栅极电极结构，配置在所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区之上且包括：

水平部分，在所述半导体衬底的所述前侧之上延伸；

第一垂直部分，从所述半导体衬底的所述前侧延伸到低于所述半导体衬底的所述前侧的第一深度；以及

第二垂直部分，从所述半导体衬底的所述前侧延伸到低于所述半导体衬底的所述前侧的第二深度；以及

隔离结构，位于所述半导体衬底中且环绕所述栅极电极结构。

10.一种垂直栅极场效晶体管器件的形成方法，包括：

在衬底之上形成第一掩蔽结构，其中所述第一掩蔽结构包括第一开口及第二开口，所述第一开口与所述第二开口相互平行地延伸；

移除所述衬底的直接位于所述第一开口及所述第二开口之下的部分；

移除所述第一掩蔽结构；

在所述衬底之上形成栅极介电层；

在所述栅极介电层之上形成栅极电极材料；

移除所述栅极电极材料的外侧部分，以形成包括水平部分、第一垂直部分及第二垂直部分的栅极电极结构；

在所述衬底中形成第一源极/漏极区及第二源极/漏极区；以及

形成位于所述衬底内且环绕所述第一源极/漏极区、所述第二源极/漏极区及所述栅极电极结构的隔离结构。