[发明专利]垂直场效应晶体管和包括其的半导体器件

权利要求书

1.一种垂直场效应晶体管(vFET)，包括：

第一杂质区，在衬底的上部处包括掺有第一杂质的硅；

第一扩散控制图案，在所述第一杂质区上，所述第一扩散控制图案配置为控制所述第一杂质的扩散，所述第一扩散控制图案具有依次堆叠的下部和上部，所述下部包括掺有所述第一杂质的硅锗，所述上部包括未掺杂的硅锗或掺有具有与所述第一杂质的导电类型不同的导电类型的杂质的硅锗；

沟道，在所述第一扩散控制图案上沿垂直方向延伸，所述垂直方向与所述衬底的上表面基本上正交；

第二杂质区，在所述沟道上包括掺有第二杂质的硅；

第二扩散控制图案，在所述沟道与所述第二杂质区之间，所述第二扩散控制图案配置为控制所述第二杂质的扩散，所述第二扩散控制图案具有依次堆叠的下部和上部，所述上部包括掺有所述第二杂质的硅锗，所述下部包括未掺杂的硅锗或掺有具有与所述第二杂质的导电类型不同的导电类型的杂质的硅锗；以及

栅极结构，与所述沟道相邻，所述栅极结构仅覆盖所述沟道的侧壁的一部分，使得所述栅极结构的覆盖所述沟道的所述侧壁的所述一部分的一部分的垂直长度小于所述沟道的垂直长度。

2.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管，还包括：

在所述第二杂质区上的第一电极；以及

在所述第一杂质区上的第二电极，所述第二电极与所述栅极结构间隔开。

3.根据权利要求2所述的垂直场效应晶体管，其中所述第二杂质区的中央上部具有尖锐的上表面，以及

其中所述垂直场效应晶体管还包括在所述第二杂质区与所述第一电极之间的金属硅化物图案，所述金属硅化物图案覆盖所述第二杂质区的所述上表面。

4.根据权利要求2所述的垂直场效应晶体管，其中所述第一电极的顶表面和所述第二电极的顶表面彼此基本上共平面。

5.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管，还包括在所述栅极结构下方的间隔物，所述间隔物覆盖所述沟道的下部。

6.根据权利要求5所述的垂直场效应晶体管，其中所述间隔物包括：

第一图案，覆盖所述沟道的下侧壁并且包括硅氧化物；以及

第二图案，共形地设置在所述第一图案上，所述第二图案包括硅氮化物。

7.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管，其中所述栅极结构包括：

栅极绝缘图案，设置在所述沟道的中部侧壁上并且包括高k电介质材料；以及

栅电极，在所述栅极绝缘图案上，所述栅电极包括金属。

8.一种半导体器件，包括：

第一杂质区，在衬底的上部处掺有第一杂质；

第一扩散控制图案，在所述第一杂质区上，所述第一扩散控制图案配置为控制所述第一杂质的扩散，所述第一扩散控制图案具有下部和上部，所述上部沿与所述衬底的上表面平行的方向彼此间隔开并且在与所述衬底的所述上表面基本上正交的垂直方向上从所述下部突出，所述下部包括掺有所述第一杂质的硅锗，所述上部包括未掺杂的硅锗或掺有具有与所述第一杂质的导电类型不同的导电类型的杂质的硅锗；

沟道，在所述第一扩散控制图案的相应上部上，所述沟道的每个在所述垂直方向上延伸；

第二杂质区，位于所述沟道上方掺有第二杂质；

第二扩散控制图案，在所述沟道的每个与所述第二杂质区之间，所述第二扩散控制图案配置为控制所述第二杂质的扩散，所述第二扩散控制图案具有依次堆叠的下部和上部，所述上部包括掺有所述第二杂质的硅锗，所述下部包括未掺杂的硅锗或掺有具有与所述第二杂质的导电类型不同的导电类型的杂质的硅锗；以及

栅极结构，分别与所述沟道相邻，所述栅极结构部分地覆盖相应沟道的侧壁，使得所述栅极结构的覆盖所述相应沟道的所述侧壁的部分的垂直长度小于所述相应沟道的垂直长度，

其中从所述栅极结构的覆盖所述相应沟道的所述侧壁的所述部分到相应第二扩散控制图案的所述上部在所述垂直方向上的距离基本上恒定，以及

其中从所述栅极结构的覆盖所述相应沟道的所述侧壁的所述部分到所述第一扩散控制图案的所述下部在所述垂直方向上的距离基本上恒定。