一种半导体器件及其制造方法技术

本申请实施例提供了一种半导体器件及其制造方法，在衬底上可以形成介质层，在介质层中形成第一堆叠层和第二堆叠层，第一堆叠层和第二堆叠层的材料不完全相同，第一堆叠层形成于纵向贯穿介质层的第一通孔中，包括第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层，第二堆叠层形成于纵向贯穿介质层的第二通孔中，包括第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层，之后，可以在第一堆叠层中形成第一器件，以及在第二堆叠层中形成第二器件。这样，源漏之间存在纵向的沟道层，沟道层的长度与膜层的厚度相关，无需高成本高精度的刻蚀，因此能够利用较低的成本和简易的工艺得到小尺寸高性能的器件，此外，能够提供多样化的器件结构，更能满足用户需求。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制造方法
本申请涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
技术介绍
随着半导体制造工艺技术的更新迭代，半导体器件的尺寸不断缩小，集成度不断提高，然而，随着工艺节点的微缩，工艺节点会达到一个极限点，其尺寸无法继续缩小，性能的提升越来越困难。如何获取小尺寸高性能的器件，是本领域面临的一项重要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，能够在较小的器件尺寸的前提下实现较高的性能。为实现上述目的，本申请有如下技术方案：本申请实施例提供了一种半导体器件的制造方法，包括：在衬底上形成介质层；在所述介质层中形成第一堆叠层和第二堆叠层，所述第一堆叠层和所述第二堆叠层的材料不完全相同；所述第一堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第一通孔中，包括第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层；所述第二堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第二通孔中，包括第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层；在所述第一堆叠层中形成第一器件；在所述第二堆叠层中形成第二器件；其中，所述第一器件包括纵向贯穿所述第一堆叠层的第三通孔中的第一绝缘层，以及包围所述第一绝缘层的第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层，以及第一间隙中的第一栅介质层和第一栅极层；所述第一沟道层在所述第一堆叠层的侧壁上凹于所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层，使所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间形成所述第一间隙；所述第二器件包括纵向贯穿所述第二堆叠层的第四通孔中的第二绝缘层，以及包围所述第二绝缘层的第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层，以及第二间隙中的第二栅介质层和第二栅极层；所述第二沟道层在所述第二堆叠层的侧壁上凹于所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层，使所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间形成所述第二间隙。可选的，在所述第一堆叠层中形成第一器件，包括：在所述第一堆叠层中形成所述第一绝缘层；对所述介质层进行刻蚀形成第一沟槽，以暴露所述第一堆叠层的侧壁，剩余的介质层覆盖所述第二堆叠层的侧壁；通过所述第一沟槽从侧向对所述第一沟道层进行刻蚀，保留所述第一绝缘层侧壁上的第一沟道层，以形成所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间的第一间隙；通过所述第一沟槽在所述第一间隙中形成第一栅介质层和第一栅极层；利用介质材料填充所述第一沟槽；在所述第二堆叠层中形成第二器件，包括：在所述第二堆叠层中形成所述第二绝缘层；对所述介质层进行刻蚀形成第二沟槽，以暴露所述第二堆叠层的侧壁，保留所述第一堆叠层的侧壁的介质材料；通过所述第二沟槽从侧向对所述第二沟道层进行刻蚀，保留所述第二绝缘层侧壁上的第二沟道层，以形成所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间的第二间隙；通过所述第二沟槽在所述第二间隙中形成第二栅介质层和第二栅极层；利用介质材料填充所述第二沟槽。可选的，所述通过所述第一沟槽从侧向对所述第一沟道层进行刻蚀，包括：进行多次第一氧化去除工艺，所述第一氧化去除工艺包括：进行所述第一沟道层的氧化工艺，以在所述第一沟槽中暴露的第一沟道层表面上形成第一氧化层；去除所述第一氧化层；所述通过所述第二沟槽从侧向对所述第二沟道层进行刻蚀，包括：进行多次第二氧化去除工艺，所述第二氧化去除工艺包括：进行所述第二沟道层的氧化工艺，以在所述第二沟槽中暴露的第二沟道层表面上形成第二氧化层；去除所述第二氧化层。可选的，所述通过所述第一沟槽在所述第一间隙中形成第一栅介质层和第一栅极层，包括：沉积第一栅介质层和第一栅极层，并通过所述第一沟槽去除所述第一间隙之外的第一栅极层和第一栅介质层；所述通过所述第二沟槽在所述第二间隙中形成第二栅介质层和第二栅极层，包括：沉积第二栅介质层和第二栅极层，并通过所述第二沟槽去除所述第二间隙之外的第二栅极层和第二栅介质层。可选的，所述第一掺杂材料层、所述第一沟道层和所述第二掺杂材料层依次为硅锗、硅、硅锗，或硅、硅锗、硅，或锗、锗锡、锗；所述第三掺杂材料层、所述第二沟道层和所述第四掺杂材料层依次为硅锗、硅、硅锗，或硅、硅锗、硅，或锗、锗锡、锗。可选的，所述衬底和所述第一掺杂材料层之间形成有缓冲层，和/或，所述衬底和所述第三掺杂材料层之间形成有缓冲层。可选的，所述第一掺杂材料层和所述第一沟道层之间形成有所述第一掺杂材料层的本征层，所述第一沟道层和所述第二掺杂材料层之间形成有所述第二掺杂材料层的本征层；和/或，所述第三掺杂材料层和所述第二沟道层之间形成有所述第三掺杂材料层的本征层，所述第二沟道层和所述第四掺杂材料层之间形成有所述第四掺杂材料层的本征层。可选的，所述第一绝缘层包括第一应变材料层，用于为所述第一沟道层提供压应力或张应力；和/或，所述第二绝缘层包括第二应变材料层，用于为所述第二沟道层提供压应力或张应力。本申请实施例还提供了一种半导体器件，包括：衬底；所述衬底上的介质材料；所述介质材料中的第一堆叠层；所述第一堆叠层形成于纵向贯穿所述介质材料的第一通孔中，包括第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层；所述第一堆叠层中的第一器件，所述第一器件包括纵向贯穿所述第一堆叠层的第三通孔中的第一绝缘层，以及包围所述第一绝缘层的第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层，以及第一间隙中的第一栅介质层和第一栅极层；所述第一沟道层在所述第一堆叠层的侧壁上凹于所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层，使所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间形成所述第一间隙；所述介质材料中的第二堆叠层，所述第一堆叠层和所述第二堆叠层的材料不完全相同；所述第二堆叠层形成于纵向贯穿所述介质材料的第二通孔中，包括第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层；所述第二堆叠层中的第二器件，所述第二器件包括纵向贯穿所述第二堆叠层的第四通孔中的第二绝缘层，以及包围所述第二绝缘层的第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层，以及第二间隙中的第二栅介质层和第二栅极层；所述第二沟道层在所述第二堆叠层的侧壁上凹于所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层，使所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间形成所述第二间隙。可选的，所述第一掺杂材料层、所述第一沟道层和所述第二掺杂材料层依次为硅锗、硅、硅锗，或硅、硅锗、硅，或锗、锗锡、锗；所述第三掺杂材料层、所述第二沟道层和所述第四掺杂材料层依次为硅锗、硅、硅锗，或硅、硅锗、硅，或锗、锗锡、锗。可选的，所述衬底和所述第一掺杂材料层之间形成有缓冲层，和/或，所述衬底和所述第三掺杂材料层之间形成有缓冲层。可选的，所述第一掺杂材料层和所述第一沟道层之间形成有所述第一掺杂材料层的本征层，所述第一沟道层和所述第二掺杂材料层之间形成有所述第二掺杂材料层的本征层；和/或，所述第三掺杂材料层和所述第二沟道层之间形成有所述第三掺杂材料层的本征层，所述第二沟道层和所述第四掺杂材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：/n在衬底上形成介质层；/n在所述介质层中形成第一堆叠层和第二堆叠层，所述第一堆叠层和所述第二堆叠层的材料不完全相同；所述第一堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第一通孔中，包括第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层；所述第二堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第二通孔中，包括第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层；/n在所述第一堆叠层中形成第一器件；/n在所述第二堆叠层中形成第二器件；/n其中，所述第一器件包括纵向贯穿所述第一堆叠层的第三通孔中的第一绝缘层，以及包围所述第一绝缘层的第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层，以及第一间隙中的第一栅介质层和第一栅极层；所述第一沟道层在所述第一堆叠层的侧壁上凹于所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层，使所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间形成所述第一间隙；/n所述第二器件包括纵向贯穿所述第二堆叠层的第四通孔中的第二绝缘层，以及包围所述第二绝缘层的第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层，以及第二间隙中的第二栅介质层和第二栅极层；所述第二沟道层在所述第二堆叠层的侧壁上凹于所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层，使所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间形成所述第二间隙。/n...

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成介质层；
在所述介质层中形成第一堆叠层和第二堆叠层，所述第一堆叠层和所述第二堆叠层的材料不完全相同；所述第一堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第一通孔中，包括第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层；所述第二堆叠层形成于纵向贯穿所述介质层的第二通孔中，包括第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层；
在所述第一堆叠层中形成第一器件；
在所述第二堆叠层中形成第二器件；
其中，所述第一器件包括纵向贯穿所述第一堆叠层的第三通孔中的第一绝缘层，以及包围所述第一绝缘层的第一掺杂材料层、第一沟道层和第二掺杂材料层，以及第一间隙中的第一栅介质层和第一栅极层；所述第一沟道层在所述第一堆叠层的侧壁上凹于所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层，使所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间形成所述第一间隙；
所述第二器件包括纵向贯穿所述第二堆叠层的第四通孔中的第二绝缘层，以及包围所述第二绝缘层的第三掺杂材料层、第二沟道层和第四掺杂材料层，以及第二间隙中的第二栅介质层和第二栅极层；所述第二沟道层在所述第二堆叠层的侧壁上凹于所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层，使所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间形成所述第二间隙。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述第一堆叠层中形成第一器件，包括：
在所述第一堆叠层中形成所述第一绝缘层；对所述介质层进行刻蚀形成第一沟槽，以暴露所述第一堆叠层的侧壁，剩余的介质层覆盖所述第二堆叠层的侧壁；通过所述第一沟槽从侧向对所述第一沟道层进行刻蚀，保留所述第一绝缘层侧壁上的第一沟道层，以形成所述第一掺杂材料层和所述第二掺杂材料层之间的第一间隙；通过所述第一沟槽在所述第一间隙中形成第一栅介质层和第一栅极层；利用介质材料填充所述第一沟槽；
在所述第二堆叠层中形成第二器件，包括：
在所述第二堆叠层中形成所述第二绝缘层；对所述介质层进行刻蚀形成第二沟槽，以暴露所述第二堆叠层的侧壁，保留所述第一堆叠层的侧壁的介质材料；通过所述第二沟槽从侧向对所述第二沟道层进行刻蚀，保留所述第二绝缘层侧壁上的第二沟道层，以形成所述第三掺杂材料层和所述第四掺杂材料层之间的第二间隙；通过所述第二沟槽在所述第二间隙中形成第二栅介质层和第二栅极层；利用介质材料填充所述第二沟槽。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述通过所述第一沟槽从侧向对所述第一沟道层进行刻蚀，包括：
进行多次第一氧化去除工艺，所述第一氧化去除工艺包括：进行所述第一沟道层的氧化工艺，以在所述第一沟槽中暴露的第一沟道层表面上形成第一氧化层；去除所述第一氧化层；
所述通过所述第二沟槽从侧向对所述第二沟道层进行刻蚀，包括：
进行多次第二氧化去除工艺，所述第二氧化去除工艺包括：进行所述第二沟道层的氧化工艺，以在所述第二沟槽中暴露的第二沟道层表面上形成第二氧化层；去除所述第二氧化层。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述通过所述第一沟槽在所述第一间隙中形成第一栅介质层和第一栅极层，包括：
沉积第一栅介质层和第一栅极层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂磊，亨利·H·阿达姆松，孔真真，李俊杰，刘金彪，李俊峰，殷华湘，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11