中，與柵極電介質(zhì)接觸的柵極電極的組分沿著縱向軸變化，以將功函數(shù)從接近于源極半導(dǎo)體區(qū)的第一級(jí)到接近于漏極半導(dǎo)體區(qū)處的第二級(jí)進(jìn)行區(qū)分。柵極電極的功函數(shù)在接近于漏極半導(dǎo)體區(qū)處大于在接近于源極半導(dǎo)體區(qū)處。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電極組分從接近于源極半導(dǎo)體區(qū)的第一合金組分漸變到接近于漏極半導(dǎo)體區(qū)處的第二合金組分。
[0072]在一個(gè)實(shí)施例中，溝道半導(dǎo)體區(qū)在具有源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與具有漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化。半導(dǎo)體組分變化放大了與柵極電極功函數(shù)的區(qū)分相關(guān)聯(lián)的晶體管閾值電壓的差值。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，制造具有垂直朝向晶體襯底的表平面的縱向軸的垂直晶體管器件的方法包括:在晶體襯底上沉積源極半導(dǎo)體區(qū)；在源極半導(dǎo)體區(qū)上沉積溝道半導(dǎo)體區(qū)；在溝道半導(dǎo)體區(qū)上沉積漏極半導(dǎo)體區(qū)；蝕刻穿過漏極、溝道、以及源極半導(dǎo)體區(qū)，以形成穿過漏極、溝道、以及源極半導(dǎo)體區(qū)的側(cè)壁。所述方法還包括在溝道區(qū)的側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)區(qū)和柵極電極。所述沉積還包括修改生長條件以使得半導(dǎo)體組分跨溝道半導(dǎo)體區(qū)的厚度而變化。
[0074]在一個(gè)實(shí)施例中，修改生長條件以使得半導(dǎo)體組分跨溝道半導(dǎo)體區(qū)的厚度而變化還包括:沉積包含具有第一載流子迀移率的組分的增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)，以及修改生長條件以沉積具有第二載流子迀移率的半導(dǎo)體的組分，第二載流子迀移率低于增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)的載流子迀移率。
[0075]在一個(gè)實(shí)施例中，沉積增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)還包括沉積大體上純的Ge區(qū)。
[0076]在一個(gè)實(shí)施例中，修改生長條件以使得半導(dǎo)體組分跨溝道半導(dǎo)體區(qū)的厚度而變化還包括將溝道半導(dǎo)體的組分從具有源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面到具有漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面進(jìn)行漸變。在一個(gè)實(shí)施例中，源極、溝道、以及漏極半導(dǎo)體區(qū)是IV族或II1-V族區(qū)。
[0077]在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備包括用于存儲(chǔ)電子數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器和耦合到存儲(chǔ)器的處理器。所述處理器處理電子數(shù)據(jù)。所述處理器包括具有垂直晶體管器件的集成電路管芯。至少一個(gè)垂直晶體管器件包括:設(shè)置在襯底上的第一外延半導(dǎo)體區(qū)(例如，源極區(qū)、漏極區(qū))；設(shè)置在源極半導(dǎo)體區(qū)上的第二外延半導(dǎo)體區(qū)(例如，溝道區(qū))；設(shè)置在溝道半導(dǎo)體區(qū)上的第三外延半導(dǎo)體區(qū)(例如，漏極區(qū)、源極區(qū))；以及包圍半導(dǎo)體溝道區(qū)的側(cè)壁的柵極電極區(qū)。所述半導(dǎo)體區(qū)中的至少一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)的組分沿著相對(duì)于襯底的表面垂直的縱向軸而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體區(qū)具有比溝道半導(dǎo)體區(qū)和漏極半導(dǎo)體區(qū)的有效質(zhì)量高的有效質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，溝道半導(dǎo)體區(qū)在具有源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與具有漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化。
[0078]在一個(gè)實(shí)施例中，所述組分變化還包括溝道半導(dǎo)體區(qū)在整個(gè)外延膜厚度上的漸變。在一個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體區(qū)是源極區(qū)，第二半導(dǎo)體區(qū)是溝道區(qū)，并且第三半導(dǎo)體區(qū)是漏極區(qū)，其中，溝道半導(dǎo)體區(qū)在具有源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與具有漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化。所述組分變化還包括溝道半導(dǎo)體區(qū)在整個(gè)外延膜厚度上的漸變。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體區(qū)是漏極區(qū)，第二半導(dǎo)體區(qū)是溝道區(qū)，并且第三半導(dǎo)體區(qū)是源極區(qū)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種垂直晶體管器件，包括: 設(shè)置在襯底上的外延源極半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述源極半導(dǎo)體區(qū)上的外延溝道半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述溝道半導(dǎo)體區(qū)上的外延漏極半導(dǎo)體區(qū)；以及 包圍所述半導(dǎo)體溝道區(qū)的多個(gè)側(cè)壁的柵極電極區(qū)，其中，所述半導(dǎo)體區(qū)中的至少一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)的組分沿著相對(duì)于所述襯底的表面垂直的縱向軸而變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直晶體管器件，其中，所述源極半導(dǎo)體區(qū)具有比所述溝道半導(dǎo)體區(qū)和所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的有效質(zhì)量高的有效質(zhì)量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直晶體管器件，其中，所述源極半導(dǎo)體區(qū)的所述有效質(zhì)量近似為所述溝道半導(dǎo)體區(qū)和所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的有效質(zhì)量的兩倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直晶體管器件，其中，所述溝道半導(dǎo)體區(qū)在帶有所述源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與帶有所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直晶體管器件，其中，所述組分變化還包括所述溝道半導(dǎo)體區(qū)在整個(gè)外延膜厚度上的漸變。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直晶體管器件，其中，所述溝道半導(dǎo)體區(qū)包括SiGe合金，并且其中所述第一界面處的Ge含量高于所述第二界面處的Ge含量，或者其中，所述溝道半導(dǎo)體包括In合金，并且其中所述第一界面處的In含量高于所述第二界面處的In含量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直晶體管器件，其中，所述溝道半導(dǎo)體是硅合金或SiGe合金，并且其中，高迀移率注入?yún)^(qū)設(shè)置在所述源極半導(dǎo)體區(qū)上并且由Ge組成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垂直晶體管器件，其中，所述組分變化還包括將所述溝道半導(dǎo)體區(qū)從所述高迀移率注入?yún)^(qū)到所述第二界面進(jìn)行漸變。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直晶體管器件，其中，與所述源極半導(dǎo)體區(qū)和所述漏極半導(dǎo)體區(qū)相比，所述溝道半導(dǎo)體區(qū)是不同的半導(dǎo)體材料。10.一種垂直晶體管器件，包括: 設(shè)置在襯底上的外延源極半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述源極半導(dǎo)體區(qū)上的外延溝道半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述溝道半導(dǎo)體區(qū)上的外延漏極半導(dǎo)體區(qū)；以及 包圍所述半導(dǎo)體溝道區(qū)的多個(gè)側(cè)壁的柵極電極區(qū)，其中，所述柵極電極區(qū)的組分沿著相對(duì)于所述襯底的表面垂直的縱向軸而變化。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的垂直晶體管器件，其中，與所述柵極電介質(zhì)接觸的所述柵極電極的組分沿著所述縱向軸變化，以將功函數(shù)從接近于所述源極半導(dǎo)體區(qū)的第一級(jí)到接近于所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二級(jí)進(jìn)行區(qū)分。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的垂直晶體管器件，其中，所述柵極電極的功函數(shù)在接近于所述漏極半導(dǎo)體區(qū)處大于在接近于所述源極半導(dǎo)體區(qū)處。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的垂直晶體管器件，其中，所述柵極電極組分從接近于所述源極半導(dǎo)體區(qū)的第一合金組分到接近于所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二合金組分進(jìn)行漸變。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的垂直晶體管器件，其中，所述溝道半導(dǎo)體區(qū)在帶有所述源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與帶有所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化，半導(dǎo)體組分變化放大了與所述柵極電極功函數(shù)的區(qū)分相關(guān)聯(lián)的晶體管閾值電壓的差值。15.—種制造垂直晶體管器件的方法，所述垂直晶體管器件具有垂直朝向晶體襯底的表平面的縱向軸，所述方法包括: 在所述晶體襯底上沉積源極半導(dǎo)體區(qū)； 在所述源極半導(dǎo)體區(qū)上沉積生長溝道半導(dǎo)體區(qū)； 在所述溝道半導(dǎo)體區(qū)上沉積漏極半導(dǎo)體區(qū)； 蝕刻穿過所述漏極半導(dǎo)體區(qū)、所述溝道半導(dǎo)體區(qū)、以及所述源極半導(dǎo)體區(qū)，以形成穿過所述漏極半導(dǎo)體區(qū)、所述溝道半導(dǎo)體區(qū)、以及所述源極半導(dǎo)體區(qū)的多個(gè)側(cè)壁；以及 在多個(gè)溝道半導(dǎo)體區(qū)側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)區(qū)和柵極電極，其中，所述沉積還包括修改生長條件以使得所述半導(dǎo)體組分跨所述溝道半導(dǎo)體區(qū)的厚度而變化。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，修改生長條件以使得所述半導(dǎo)體組分跨所述溝道半導(dǎo)體區(qū)的所述厚度而變化還包括:沉積增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)，所述增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)包括具有第一載流子迀移率的組分；以及修改所述生長條件以沉積具有第二載流子迀移率的半導(dǎo)體的組分，所述第二載流子迀移率低于所述增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)的所述第一載流子迀移率。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，沉積所述增強(qiáng)迀移率注入?yún)^(qū)還包括沉積大體上純的Ge區(qū)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，修改生長條件以使得所述半導(dǎo)體組分跨所述溝道半導(dǎo)體區(qū)的厚度而變化還包括:將所述溝道半導(dǎo)體的所述組分從帶有源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面到帶有所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面進(jìn)行漸變。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述源極半導(dǎo)體區(qū)、所述溝道半導(dǎo)體區(qū)以及所述漏極半導(dǎo)體區(qū)是IV族區(qū)或II1-V族區(qū)。20.—種計(jì)算設(shè)備，包括: 用于存儲(chǔ)電子數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；以及 耦合到所述存儲(chǔ)器的處理器，所述處理器用于處理電子數(shù)據(jù)，所述處理器包括具有多個(gè)垂直晶體管器件的集成電路管芯，至少一個(gè)垂直晶體管器件包括: 設(shè)置在襯底上的第一外延半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)上的第二外延半導(dǎo)體區(qū)； 設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體區(qū)上的第三外延半導(dǎo)體區(qū)；以及 包圍所述第二半導(dǎo)體區(qū)的多個(gè)側(cè)壁的柵極電極區(qū)，其中，所述半導(dǎo)體區(qū)中的至少一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)的組分沿著相對(duì)于所述襯底的表面垂直的縱向軸而變化。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)具有比所述第二半導(dǎo)體區(qū)和所述第三半導(dǎo)體區(qū)的有效質(zhì)量都高的有效質(zhì)量。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)是源極區(qū)，所述第二半導(dǎo)體區(qū)是溝道區(qū)，并且所述第三半導(dǎo)體區(qū)是漏極區(qū)，其中，所述溝道半導(dǎo)體區(qū)在帶有所述源極半導(dǎo)體區(qū)的第一界面與帶有所述漏極半導(dǎo)體區(qū)的第二界面之間具有組分變化。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的計(jì)算設(shè)備，其中，所述組分變化還包括所述溝道半導(dǎo)體區(qū)在整個(gè)外延膜厚度上的漸變。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)是源極區(qū)，所述第二半導(dǎo)體區(qū)是溝道區(qū)，并且所述第三半導(dǎo)體區(qū)是漏極區(qū)。
【專利摘要】描述了垂直晶體管器件。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，垂直晶體管器件包括設(shè)置在襯底上的外延源極半導(dǎo)體區(qū)、設(shè)置在所述源極半導(dǎo)體區(qū)上的外延溝道半導(dǎo)體區(qū)、設(shè)置在所述溝道半導(dǎo)體區(qū)上的外延漏極半導(dǎo)體區(qū)、以及包圍所述半導(dǎo)體溝道區(qū)的側(cè)壁的柵極電極區(qū)。所述半導(dǎo)體區(qū)中的至少一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)的組分沿著相對(duì)于所述襯底的表面垂直的縱向軸而變化。
【IPC分類】H01L29/786, H01L29/788, H01L21/20, H01L21/336
【公開號(hào)】CN105518867
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480047444
【發(fā)明人】B·S·多伊爾, U·沙阿, R·科特利爾, C·C·郭
【申請(qǐng)人】英特爾公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年9月2日
【公告號(hào)】US9306063, US20150091058, US20160190282, WO2015047671A1