[发明专利]场效应晶体管及其方法

说明书

本发明涉及场效应晶体管及其方法。一种晶体管包括在半导体衬底中形成的沟槽，其中所述沟槽具有第一侧壁和第二侧壁。在所述沟槽中形成竖直场板。所述竖直场板位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间。在所述沟槽中形成栅电极，其中所述栅电极的第一边缘接近所述第一侧壁，并且所述栅电极的第二边缘接近所述竖直场板。在所述沟槽中形成介电材料，所述介电材料介于所述第一侧壁与所述竖直场板之间。在所述沟槽中形成空气腔，所述空气腔介于所述竖直场板与所述第二侧壁之间，其中所述空气腔的介电常数低于所述介电材料的介电常数。

技术领域

本公开大体上涉及半导体装置，并且更具体地涉及场效应晶体管(FET)以及形成场效应晶体管(FET)的方法。

背景技术

传统半导体装置和半导体装置制造工艺是众所周知的。例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)常用于各种各样的不同应用和电子产品-从缝纫机到洗衣机、从汽车到蜂窝电话等等。随着工艺技术的进步，期望减小这些半导体装置的大小和成本的同时提高性能。然而，在均衡大小、成本和性能方面存在挑战。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种晶体管，包括：

在半导体衬底中形成的沟槽，所述沟槽具有第一侧壁和第二侧壁；

在所述沟槽中形成的竖直场板，所述竖直场板位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间；

在所述沟槽中形成的栅电极，所述栅电极的第一边缘接近所述第一侧壁，且所述栅电极的第二边缘接近所述竖直场板；

在所述沟槽中形成的介电材料，所述介电材料介于所述第一侧壁与所述竖直场板之间；以及

在所述沟槽中形成的空气腔，所述空气腔介于所述竖直场板与所述第二侧壁之间，所述空气腔的介电常数低于所述介电材料的介电常数。

在一个或多个实施例中，在所述沟槽中形成的所述空气腔包括低压或真空。

在一个或多个实施例中，所述空气腔延伸到所述沟槽中的深度等于或大于所述栅电极的深度。

在一个或多个实施例中，所述晶体管进一步包括在所述半导体衬底中形成的源极区和在所述半导体衬底中形成的漏极区，所述源极区的至少一部分邻近所述第一侧壁，所述漏极区的至少一部分邻近所述第二侧壁。

在一个或多个实施例中，所述晶体管进一步包括在所述半导体衬底中形成的体区，所述体区的至少一部分邻近所述第一侧壁，所述源极区在所述体区中形成。

在一个或多个实施例中，所述介电材料的一部分在所述竖直场板的底边缘与所述沟槽的底表面之间延伸，并且在所述空气腔的底边缘与所述沟槽的所述底表面之间延伸。

在一个或多个实施例中，所述晶体管进一步包括连接到所述栅电极的第一触点区，所述第一触点区被配置成接收第一电压信号。

在一个或多个实施例中，所述第一触点区连接到所述竖直场板并连接到所述栅电极。

在一个或多个实施例中，所述晶体管进一步包括连接到所述竖直场板的第二触点区，所述第二触点区被配置成接收第二电压信号，所述第二电压信号不同于所述第一电压信号。

根据本发明的第二方面，提供一种方法，包括：

在半导体衬底中蚀刻沟槽，所述沟槽具有第一侧壁和第二侧壁；

沉积第一导电材料以在所述沟槽中形成竖直场板；

沉积第二导电材料以在所述沟槽中形成控制栅极，所述控制栅极设置在所述第一侧壁与所述竖直场板之间；

在所述沟槽中形成介电区，所述介电区介于所述第一侧壁与所述竖直场板的第一边缘之间，所述介电区具有第一介电常数；以及