[发明专利]半导体结构和形成该半导体结构的方法

权利要求书

1.一种半导体结构，包括：

衬底，位于所述衬底上的导体层和围绕所述导体层的电介质层；

覆盖所述导体层和所述电介质层的绝缘层；

形成在所述绝缘层上的栅极导体层，以及围绕所述栅极导体层的电介质层；

覆盖所述栅极导体层和所述围绕栅极导体层的电介质层的绝缘层；

填充有半导体材料的通道垂直穿过所述栅极导体层且该通道的底部停止在所述导体层上，在所述通道的顶部设置有用作漏/源极的导体插塞；

用作源/漏极的导体插塞与所述导体层电接触，用作栅极的导体插塞与所述栅极导体层电接触。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述导体层为金属层，或包括金属层和形成在金属层之上的金属硅化物层。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述金属层为钨、锗、镍、钛或钴。

4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中围绕所述导体层的电介质层的电介质层所使用的材料为高介电常数材料。

5.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述绝缘层所使用的材料为SiO₂。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述栅极导体层所使用的材料为钨、锗、镍、钛或钴。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中导体插塞所使用的材料为钨、锗、镍、钛或钴。

8.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述通道的侧壁为高介电常数材料。

9.根据权利要求8所述的半导体结构，其中所述高介电常数材料为HfO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、TiO₂、ZnO或CeO₂。

10.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述通道内所填充的半导体材料为P型多晶硅或N型多晶硅。

11.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述通道的顶部形成有金属硅化物层。

12.一种半导体层叠结构，其具有至少两层层叠的根据权利要求1-11之一所述的半导体结构，其中相邻的两层所述半导体结构中，下层半导体结构中的通道顶部所设置的导体插塞与上层半导体结构的导体层电接触，其余各导体插塞均在相互不同的位置向上延伸至所述半导体层叠结构的顶部。

13.一种形成半导体结构的方法，包括以下步骤：

a.在衬底上形成导体层和围绕所述导体层的电介质层；

b.形成覆盖所述导体层和所述电介质层的绝缘层，并在所述绝缘层上形成栅极导体层以及围绕所述栅极导体层的电介质层；

c.形成覆盖所述栅极导体层和所述围绕栅极导体层的电介质层的绝缘层；

d.蚀刻一垂直穿过所述栅极导体层的具有侧壁的通道，并使该通道的底部停止在所述导体层上；

e.在该通道内沉积半导体材料；

f.在所述通道的顶部设置用作漏/源极的导体插塞，设置用作源/漏极的导体插塞，以与所述导体层电接触，设置用作栅极的导体插塞，以与所述栅极导体层电接触。

14.根据权利要求13所述的形成半导体结构的方法，其中在a步骤中，首先沉积导体层并进行图案化蚀刻，在蚀刻部位填充电介质以形成围绕所述导体层的电介质层，然后进行化学机械抛光。

15.根据权利要求13所述的形成半导体结构的方法，其中在a步骤中，首先沉积电介质层并进行图案化蚀刻，在蚀刻部位填充导体以形成被电介质层围绕的导体层，然后进行化学机械抛光。

16.根据权利要求13所述的形成半导体结构的方法，其中在d步骤中使用高介电常数材料形成所述侧壁，然后进行e步骤，并使用激光退火以增加结晶尺寸。

17.根据权利要求16所述的形成半导体结构的方法，其中所述高介电常数材料为HfO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、TiO₂、ZnO或CeO₂。