[发明专利]半导体垂直场效应器件制备方法

说明书

本发明提供了一种半导体垂直场效应器件制备方法，包括以下步骤：S100对晶圆进行加工形成栅极部位暴露的垂直场效应器件雏形，对暴露的栅极部位进行各向同性刻蚀，形成栅极的门槽；S200采用氧化生长在栅极形成氧化层；S300在门槽中填充金属形成自对准字线；S400采用外延生长工艺在晶圆的硅表面上部形成漏极。本发明在制备过程中可以根据需要精确地进行晶体管通道的长度及直径和栅极字线的高度和厚度调节，同时可以使栅极氧化层和位线金属的底部平整度更好，从而调节电流，减少漏电，由于位线整体集成，工艺流程简化，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及半导体器件制备工艺技术领域，特别涉及一种半导体垂直场效应器件制备方法。

背景技术

对于垂直场效应器件，其漏极(Drain)、栅极(Gate)和源极(Source)的位置一般分别处于垂直器件的上、中和下高度段。垂直场效应器件的这种结构特点，在制备时，传统工艺中的垂直场效应器件雏形一开始就包含漏极、栅极和源极的三个高度段部位，栅极部位处于漏极和源极之间，栅极部位的通道(Channel)和金属字线(Metal word line)在后续的成型中易受上面的漏极部位影响和限制，因此在工艺上对于栅极通道(Channel)长度和高度无法调节，会导致产品的电流非常受限或者漏电较多。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体垂直场效应器件制备方法，包括以下步骤：

S100对晶圆进行加工形成栅极部位暴露的垂直场效应器件雏形，对暴露的栅极部位进行各向同性刻蚀，形成栅极的门槽；

S200采用氧化生长在栅极形成氧化层；

S300在门槽中填充金属形成自对准字线；

S400采用外延生长工艺在晶圆的硅表面上部形成漏极。

可选的，在S300步骤中，进行化学机械抛光处理栅极氧化层和金属。

可选的，在S400步骤中，所述外延生长工艺过程具体如下：

S410将经S300步骤加工后的晶圆置于包有含碳化硅、玻璃态石墨或者热分解石墨的高纯石墨加热体上，并同高纯石墨加热体一起放入石英反应器内；

S420在石英反应器内，在第一设定温度条件下，以干燥氯化氢、溴或者溴化氢进行原位抛光；

S430在第二设定温度条件下，向石英反应器内通入含硅反应气体，使得含硅反应气体还原或热分解，产生的硅原子在晶圆的硅表面上外延生长，形成预定厚度的外延层即为漏极。

可选的，在S400步骤中，在形成漏极后，采用原子层沉积工艺填充氮化硅；在填充氮化硅后实施化学机械抛光处理。

可选的，在S100步骤中，栅极部位暴露的垂直场效应器件雏形的加工形成过程如下：

S10通过SADP工艺或者SAQP工艺在晶圆上形成第一隔离浅沟道；

S20采用沉积工艺对第一隔离浅沟道填充氧化硅；

S30采用SADP工艺或者SAQP工艺在晶圆上形成与第一隔离浅沟道垂直的第二隔离浅沟道，由第一隔离浅沟道和第二隔离浅沟道分隔的部分即为垂直场效应器件雏形；

S40采用原子层沉积工艺在第二隔离浅沟道形成氧化硅层；

S50对第二隔离浅沟道填充氮化硅；

S60采用湿法腐蚀氧化硅，将垂直场效应器件雏形的栅极部位暴露。

可选的，在S40步骤中，在形成氧化硅层后，通过刻蚀将第二隔离浅沟道底部和垂直场效应器件雏形顶部的氧化硅层去除；

进行渗钴硅化处理，在第二隔离浅沟道和垂直场效应器件雏形的底部形成硅化钴层。