[发明专利]用于形成垂直通道器件的方法、以及垂直通道器件

说明书

依据本发明概念的一个方面，提供一种形成垂直通道器件的方法，该方法包括：在基材(101)上形成包括第一柱部分(110)、第二柱部分(120)和第三柱部分(130)的垂直半导体柱(108)，其中第二柱部分(120)设置在第一柱部分(110)和第三柱部分(130)之间，并且其中第二柱部分(120)由与形成第一柱部分(110)的上部(110a)的材料不同、且与形成第三柱部分(130)的下部(130a)的材料不同的材料形成，在第一柱部分(110)的上部(110a)的周向表面上以及第三柱部分(130)的下部(130a)的周向表面(130aa)上形成间隔层(112、132)，以及形成嵌入第二柱部分(120)和所述上部(110a)和所述下部(130a)的栅极堆叠体(150)，其中间隔层(112、132)形成了栅极堆叠体(150)与所述上部(110a)之间以及栅极堆叠体(150)与所述下部(130a)之间的间隔部。

技术领域

本发明概念涉及一种形成垂直通道器件的方法以及垂直通道器件。

背景

由于需要生产功率更高效的半导体器件和面积有效的电路设计，正在研发新的半导体器件。一种有希望的类型的器件是垂直通道晶体管器件。垂直通道晶体管器件可以包括垂直取向的半导体柱和围绕柱的栅极。垂直通道半导体器件的一个示例是栅极全包围场效应晶体管(GAAFET)。

对于水平或二维布局的器件，例如平面FET、finFET或水平GAAFET，存在用于制造具有与栅极自对齐的源极/漏极(S/D)区域的器件的工艺。然而，对于垂直通道器件，该自对齐可能难以实现。这是由于通道的垂直取向，其中，活化的通道区域和栅极长度并不是通过线宽限定的，而是通过栅极的垂直位置和尺寸限定。然而，栅极垂直位置的精确控制难以实现。

发明内容

本发明概念的一个目的是提供能够改进栅极垂直位置的控制以及由此改进活化通道区域限定的控制。

依据本发明的第一方面，提供一种形成垂直通道器件的方法，该方法包括：

在基材上形成包括第一柱部分、第二柱部分和第三柱部分的垂直半导体柱，其中第二柱部分设置在第一柱部分和第三柱部分之间，并且其中第二柱部分由与形成第一柱部分的上部的材料不同、且与形成第三柱部分的下部的材料不同的材料形成，

在第一柱部分的上部的周向表面上以及第三柱部分的下部的周向表面上形成间隔层，以及

形成嵌入第二柱部分和所述上部和所述下部的栅极堆叠体，其中间隔层在栅极堆叠体与所述上部之间以及栅极堆叠体与所述下部之间形成间隔部。

本发明方法能够使得栅极以精确的方式相对于第二柱部分垂直对齐。间隔层在其间形成了间隔部，即，使得栅极堆叠体与第一柱部分的上部以及第三柱部分的下部分开。因此，有效栅极长度可以表示为第一柱部分上部上的间隔部与第三柱部分下部上的间隔部之间的垂直距离。因此，活化通道区域可以形成于第二柱部分中。活化通道区域的垂直延伸等于有效栅极长度。

由于栅极堆叠体不仅嵌入第二柱部分，而且分别嵌入第一和第三柱部分的上部和下部，有效栅极的长度以及有效栅极的垂直位置将基本不受沿着柱的栅极堆叠体的垂直位置的影响。栅极堆叠体错位可能会对器件特性产生不利影响。

由于第二柱部分由与形成第一柱部分上部的材料不同、且与形成第三柱部分下部的材料不同的材料形成，能够选择性或至少优先在上部和下部上形成间隔层。