[发明专利]一种形成垂直场效应晶体管器件的方法

说明书

根据本发明构思的一个方面，提供一种形成垂直场效应晶体管器件的方法。该方法包括：在基材上形成垂直半导体结构，该垂直半导体结构在基材上方突出并且包括下源极/漏极部分、上源极/漏极部分以及设置在所述下源极/漏极部分和所述上源极/漏极部分之间的通道部分；在通道部分上形成封闭所述通道部分的外延半导体应力体层，其中，所述应力体层与所述通道部分晶格失配；形成绝缘层和牺牲结构，其中，所述牺牲结构封闭通道部分，在所述通道部分上形成应力体层，并且，绝缘层包埋半导体结构和牺牲结构；在绝缘层中形成暴露牺牲结构表面部分的开口；通过绝缘层中的开口对牺牲结构进行蚀刻，由此形成腔室，该腔室暴露出封闭通道部分的应力体层；在对牺牲结构进行蚀刻之后，蚀刻腔室中的应力体层；在蚀刻应力体层后，在腔室中形成栅极堆叠体，该栅极堆叠体封闭垂直半导体结构的通道部分。

技术领域

本发明构思涉及一种形成垂直场效应晶体管器件的方法。

背景技术

垂直场效应晶体管(VFET)是一种器件，其包括在基材上方突出的垂直半导体结构，例如垂直纳米线或纳米片。VFET具有限定半导体结构的通道部分中的垂直取向通道，该通道部分在下源极/漏极部分和上源极/漏极部分之间延伸。因此，VFET可以称为垂直通道器件。VFET的栅极通常以全方位的方式围绕通道部分延伸。与栅极长度由栅极的线宽限定的水平通道器件(如平面FET和finFET)相比，沿栅极层的厚度方向限定VFET的栅极长度。因此，其中VFET是用于密集电路实施的推动器(enabler)。

应变工程涉及通过将应变引入例如半导体通道部分中来改进器件性能，例如载流子迁移率。尽管已经将许多注意力投入了水平通道器件应变工程技术的发展，但仍需要用于VFET的新型应变工程技术。

发明内容

本发明构思的目的是解决该需求。可从下文中理解其它目的或另外一些目的。

根据本发明构思的一个方面，提供一种形成垂直场效应晶体管器件的方法，所述方法包括：

在基材上形成垂直半导体结构，该垂直半导体结构在基材上方突出并且包括下源极/漏极部分、上源极/漏极部分以及设置在所述下源极/漏极部分和所述上源极/漏极部分之间的通道部分；

在通道部分上形成封闭所述通道部分的外延半导体应力体层，其中，所述应力体层与所述通道部分晶格失配；

形成绝缘层和牺牲结构，其中，所述牺牲结构封闭通道部分，在所述通道部分上形成有应力体层，并且，绝缘层包埋半导体结构和牺牲结构；在绝缘层中形成暴露牺牲结构表面部分的开口；

通过绝缘层中的开口对牺牲结构进行蚀刻，由此形成腔室，该腔室暴露出封闭通道部分的应力体层；

在对牺牲结构进行蚀刻之后，蚀刻腔室中的应力体层；以及

在蚀刻应力体层后，在腔室中形成栅极堆叠体，该栅极堆叠体封闭垂直半导体结构的通道部分。

本发明构思允许在通道部分和应力体(stressor)层之间提晶格失配的异质结。由此，可以将应力施加至通道部分。通过在形成栅极堆叠体之前对应力体层进行蚀刻，可以减少应力体层的厚度，或者优选使得通道部分暴露。因此，应力体层既不需要导致通道部分横截面尺寸的任何明显增加，也不需要导致相关的通道控制下降。由于包埋绝缘层的存在，在应力体层的蚀刻之后，也可以在通道部分中保留通过应力体层引入的应变。通道部分中应变的存在因此可以提高所获得VFET器件的通道中的载流子迁移率。

绝缘层可以包括在牺牲结构之前形成的下绝缘层部分，所述下绝缘层部分至少部分包埋下源极/漏极部分并使得通道部分暴露。绝缘层还可以包括在牺牲结构之后形成的上绝缘层部分，所述上绝缘层部分至少部分包埋牺牲结构和上源极/漏极部分。牺牲结构可形成于下绝缘层部分上。由此，牺牲结构可以被绝缘层垂直和横向地包埋或围绕。通过在下绝缘层之后形成牺牲结构，可以使最终栅极结构与下面的基材电绝缘。