[发明专利]用于形成垂直沟道器件的方法

说明书

根据本发明概念的一方面，提供了一种用于形成垂直沟道器件的方法，该方法包括：提供包括衬底和多个垂直沟道结构的半导体结构，提供具有环绕栅极的垂直沟道结构，在所述垂直沟道结构的至少一个子集的每个垂直沟道结构的顶部上选择性地生长经掺杂半导体材料，由此形成经扩大的顶部，以及在经扩大的顶部的每一者上形成顶电极。

技术领域

本发明的概念涉及一种用于形成垂直沟道器件的方法。

背景技术

在不断努力提供更为面积高效的电路设计中，正开发新的半导体器件。一种有前途的器件类型是垂直沟道晶体管器件，诸如垂直纳米线场效应晶体管(FET)。由于垂直定向的沟道结构，栅极长度不由线宽而是由栅极导体层的厚度来限定。其次，垂直晶体管器件的源极和漏极区相对于彼此垂直放置。出于这些原因，以及其它，垂直晶体管器件实现了密集器件集成。

为了形成功能电路，需要接触各器件的栅极和源极/漏极。然而，由于沟道结构的垂直定向，接触可能比接触水平沟道器件更具挑战。

发明内容

本发明的概念的目标是为了解决上述挑战。更具体地，目标是为了解决针对垂直沟道器件的顶电极形成。从以下可以理解附加和/或替换目标。

根据本发明概念的第一方面，提供了一种用于形成垂直沟道器件的方法，该方法包括：

提供包括衬底和多个垂直沟道结构的半导体结构，

提供具有环绕栅极的垂直沟道结构，

在所述垂直沟道结构的至少一个子集的每个垂直沟道结构的顶部上选择性地生长经掺杂半导体材料，由此形成经扩大的顶部，以及

在经扩大的顶部的每一者上形成顶电极。

本发明的方法方面实现了接触垂直沟道结构的顶源极/漏极部分的顶电极的形成。通过选择性地在垂直沟道结构的顶部上生长经掺杂半导体材料，可形成促成与顶电极对准的经扩大的顶部。这种扩大结合半导体材料的掺杂对实现顶电极与垂直沟道结构之间的良好电接触作出贡献。

垂直沟道器件可优选地是垂直沟道晶体管器件。垂直沟道晶体管器件可被用于形成密集存储器电路系统，诸如静态随机存取存储器(SRAM)位单元，或其它电路系统，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑。

垂直沟道结构由此意指相对于半导体结构的延伸的主平面垂直或横向定向的半导体结构。在这里，沟道结构的定向可指荷载子流经该结构的方向或该结构的纵向方向。垂直沟道结构在衬底上形成，其中“垂直”沟道结构(的纵向方向)沿衬底的(主表面的)法线方向被定向。垂直沟道结构可优选地由垂直“纳米线”来形成。相应地，垂直沟道(晶体管)器件意指具有相对于半导体结构的延伸的主平面垂直或横向定向的沟道的(晶体管)器件。

通过环绕沟道结构的栅极，或者垂直沟道结构的环绕栅极由此意指栅极部分在圆周方向上，即沿垂直沟道结构的垂直部分完全封闭垂直沟道结构。

栅极介电层可在栅极与垂直沟道结构之间形成。

如本文中所使用的，术语“水平”将被用于指与垂直方向呈横向的定向或方向。半导体结构可包括衬底，其中“水平”方向指与衬底(的主表面)平行的方向。

垂直沟道结构可在相应的底电极区域上形成。通过底电极区域由此意指相对于垂直沟道结构形成源极或漏极区的区域。半导体结构可包括衬底，其中相应的底电极区可在相应的衬底区域中形成。

在同一底电极区上形成的垂直沟道结构可通过底电极区来电互连。

底电极区可由隔离区来横向分隔开，例如由覆盖底电极区的(底部)介电层来形成。底电极区可相应地彼此电隔离。