[发明专利]形成垂直晶体管装置的方法

权利要求书

1.一种形成垂直晶体管装置的方法，该方法包含：

在位于一半导体基板上面的一底部源极/漏极半导体材料层上面形成多个材料层；

进行至少一蚀刻制程以在该多个材料层中界定一空腔，其中，该空腔的一底部暴露该底部源极/漏极半导体材料层的一部分，其中，进行该至少一蚀刻制程以界定该空腔包含于该空腔四周形成一第一内部间隔体；

进行至少一外延沉积制程，以形成一垂直定向通道半导体结构于该底部源极/漏极半导体材料层上且于该空腔中、以及一顶部源极/漏极半导体材料层于该垂直定向通道半导体结构上面；

在进行该至少一外延沉积制程后，移除该多个材料层中的至少一者以藉此暴露该垂直定向通道半导体结构的一外周边表面，其中，移除该多个材料层中的该至少一者以藉此暴露该垂直定向通道半导体结构的该外周边表面包含于该垂直定向通道半导体结构的上半部四周且毗邻该上半部形成一顶部间隔体，其中，该顶部间隔体的外侧壁与该第一内部间隔体的外侧壁对齐；以及

形成一栅极结构于该垂直定向通道半导体结构的该暴露的外周边表面四周。

2.如权利要求1所述的方法，其中，进行该至少一外延沉积制程的步骤包含：进行一第一外延沉积制程以形成该垂直定向通道半导体结构，以及进行一第二外延沉积制程以形成该顶部源极/漏极半导体材料层于该垂直定向通道半导体结构的上表面上。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在移除该多个材料层中的至少一者以藉此暴露该垂直定向通道半导体结构的该外周边表面之前，该方法更包含：形成一帽盖层于该顶部源极/漏极半导体材料层上面。

4.如权利要求1所述的方法，其中，形成该多个材料层于该底部源极/漏极半导体材料层上面包含：

形成一底部间隔体材料层于该底部源极/漏极半导体材料层上；

形成一牺牲栅极材料层于该底部间隔体材料层上；

形成一顶部间隔体材料层于该牺牲栅极材料层上；以及

形成一牺牲材料层于该顶部间隔体材料层上。

5.如权利要求4所述的方法，其中，进行该至少一蚀刻制程以界定该空腔包含：进行至少一蚀刻制程以移除该牺牲材料层、该顶部间隔体材料层、该牺牲栅极材料层及该底部间隔体材料层的一部分，其中，该底部间隔体材料层的该部分的移除暴露该底部源极/漏极半导体材料层的一部分。

6.如权利要求4所述的方法，其中，移除该多个材料层中的该至少一者以藉此暴露该垂直定向通道半导体结构的一外周边表面包含：进行一蚀刻制程以移除该牺牲栅极材料层，同时使该顶部间隔体材料层中的一部分留在原处以形成该顶部间隔体、以及使该底部间隔体材料层中与该垂直定向通道半导体结构的下半部毗邻的一部分留在原处。

7.如权利要求4所述的方法，其中，进行该至少一蚀刻制程以界定该空腔包含：进行一第一蚀刻制程以在该牺牲材料层中界定暴露该顶部间隔体材料层的一部分的一第一开口，且其中，该第一内部间隔体形成于该第一开口内，其中，该空腔与该第一内部间隔体自对准。

8.如权利要求1所述的方法，其中，形成该底部源极/漏极半导体材料层于该半导体基板的一上表面上是通过进行一第二外延沉积制程。

9.如权利要求4所述的方法，其中，该垂直定向通道半导体结构与该基板包含不同的半导体材料，该栅极结构包含一高k栅极绝缘层与包含一金属的至少一层，该底部间隔体材料层与该顶部间隔体材料层包含SiCBN，以及该牺牲栅极材料层包含二氧化硅或一可氧化材料中的一者。