[发明专利]带有垂直栅极结构的器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种带有垂直栅极结构的器件。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业经历了快速的发展。IC材料和设计中的技术进步产生出了一代又一代IC，每代IC都比前一代IC更小更复杂。在IC的发展期间，随着几何尺寸(即，利用制造工艺可以形成的最小元件)的减小，功能密度(即，单位芯片面积的互连器件的数量)通常会增大。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关费用来体现其益处。然而，这些改进同时还增加了处理和制造IC的复杂程度，对于这些即将实现的改进，需要在IC处理和制造中进行类似的改进。

例如，传统的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管的按比例缩小由于断开状态电流泄漏而面临着迅速增大功率消耗的挑战。与CMOS晶体管的按比例缩小相关的栅极氧化物膜厚度变薄造成了关断状态电流泄漏。因此，需要一种用于进一步按比例缩小晶体管的方法或器件。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种器件，所述器件包括：晶圆衬底；截顶圆锥结构，形成在所述晶圆衬底中，其中，所述截顶圆锥结构包括形成在所述截顶圆锥结构的底部的漏极、形成在所述截顶圆锥结构的顶部的源极和形成在所述截顶圆锥结构的中部且连接所述源极和所述漏极的沟道；以及栅极完全包围(GAA)结构，围绕所述截顶圆锥结构的中部，其中，所述GAA结构在所述GAA结构的一侧与所述源极相重叠，越过所述沟道，并且在所述GAA结构的另一侧与所述漏极相重叠。

在所述器件中，进一步包括：多个金属塞，所述多个金属塞接触所述GAA结构、所述源极和所述漏极。

在所述器件中，所述GAA结构包括：沉积在所述截顶圆锥结构的侧壁上的界面层(IL)、沉积在所述IL上方的金属栅极层以及沉积在所述金属栅极层上方的多晶硅栅极层。

在所述器件中，所述IL包括氧化物层。

在所述器件中，进一步包括高k介电层。

在所述器件中，所述漏极包括负电荷(N+)漏极或正电荷(P+)漏极。

在所述器件中，所述源极包括P+源极或N+源极。

在所述器件中，进一步包括P+Ge源极。

在所述器件中，进一步包括N+InAs源极。

根据本发明的另一方面，提供了一种器件，所述器件包括：晶圆衬底；截顶圆锥结构，形成在所述晶圆衬底中，其中，所述截顶圆锥结构包括形成在所述截顶圆锥的底部的漏极、形成在所述截顶圆锥的中部且位于漏极上方的沟道和形成在所述截顶圆锥结构的顶部且位于沟道上方的源极；以及栅极完全包围(GAA)结构，围绕所述截顶圆锥结构的中部，在所述截顶圆锥结构的底部与所述漏极相重叠，并且在所述截顶圆锥结构的顶部与所述源极相重叠，其中，所述GAA结构包括沉积在所述截顶圆锥结构的侧壁上的界面层(IL)、沉积在所述IL上的栅极层和沉积在所述金属栅极层上方的多晶硅栅极层。

在所述器件中，进一步包括：多个金属塞，所述多个金属塞接触所述GAA结构、所述源极和所述漏极，其中，所述金属塞包括金属或金属合金。

根据本发明的又一方面，提供了一种制造器件的方法，所述方法包括：接收晶圆衬底；形成截顶圆锥结构，其中硬掩模层位于所述截顶圆锥结构的顶部；在所述截顶圆锥结构的底部形成漏极；形成围绕所述截顶圆锥结构的中部的栅极完全包围(GAA)结构；以及在所述截顶圆锥结构的顶部形成源极。

在所述方法中，进一步包括：形成多个金属塞，所述金属塞接触所述GAA结构、所述源极和所述漏极。

在所述方法中，形成所述漏极包括：形成负电荷(N+)漏极或正电荷(P+)漏极。

在所述方法中，形成所述GAA结构包括：在所述晶圆衬底上方沉积第一氧化物层；蚀刻部分所述第一氧化物层；在部分蚀刻的所述第一氧化物层上方沉积界面层(IL)；在所述IL上方沉积金属栅极层；以及在所述金属栅极层上方沉积多晶硅栅极，使得所述GAA结构围绕所述截顶圆锥并且与位于所述截顶圆锥底部的漏极相重叠。

在所述方法中，进一步包括：去除位于截顶圆锥的顶部的所述IL、所述金属栅极层和所述多晶硅栅极层，使得所述截顶圆锥的中部被所述GAA结构围绕。

在所述方法中，进一步包括：形成围绕所述截顶圆锥的顶部的隔离件。

在所述方法中，形成所述源极包括：形成P+源极或N+源极。

在所述方法中，形成所述P+源极包括：形成P+Ge源极。