[发明专利]三维半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤：

在半导体衬底上形成包括公共源极节点的第一半导体层；

在所述第一半导体层上形成晶体管区，其中，所述晶体管区包括与所述半导体衬底的表面大体平行的水平沟道区、和从所述水平沟道区向与所述半导体衬底的表面大体垂直的方向分支出的源极区和漏极区；

处理所述第一半导体层以对应于所述源极区而定位所述公共源极节点；

在所述源极区与所述漏极区之间的空间中形成栅极；

在所述源极区和所述漏极区上形成加热电极；以及

在所述加热电极上形成电阻可变材料层。

2.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述晶体管区的步骤包括以下步骤：

在所述第一半导体层上形成第二半导体层，所述第二半导体层具有与所述第一半导体层不同的刻蚀选择性；以及

通过刻蚀所述第二半导体层的预定的部分来限定所述源极区和所述漏极区、以及与所述源极区和所述漏极区耦接的所述水平沟道区。

3.如权利要求2所述的方法，其中，限定所述源极区和所述漏极区以及所述水平沟道区的步骤包括以下步骤：

在所述第二半导体层上形成硬掩模层；

通过刻蚀所述硬掩模层、和所述第二半导体层的一部分来限定源极形成区和漏极形成区；

将牺牲栅层掩埋在所述源极形成区与所述漏极形成区之间的空间中；

形成用于晶体管限定的掩模图案，以包括所述源极形成区和位于所述源极形成区两侧的牺牲栅层；

利用用于晶体管限定的所述掩模图案和所述硬掩模层来将所述第二半导体层和所述第一半导体层图案化；以及

去除用于晶体管限定的所述掩模图案和所述牺牲栅层。

4.如权利要求3所述的方法，其中，定位所述公共源极节点的步骤包括以下步骤：

在限定所述源极形成区和所述漏极形成区的步骤与形成所述牺牲栅层的步骤之间，通过将所述第二半导体层的暴露出的表面和暴露出的第一半导体层氧化来形成栅绝缘层和氧化物半导体层；以及

去除所述暴露出的第一半导体层，使得去除用于晶体管限定的所述掩模图案之后被所述氧化物半导体层包围的所述公共源极节点保留下来。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在所述源极区与所述漏极区之间的空间中形成所述栅极的步骤包括以下步骤：

在所述晶体管区的暴露出的表面上形成保护层；

在晶体管区之间的空间中形成间隙填充绝缘层；

在所述源极形成区与所述漏极形成区之间的空间中填充导电材料；

将填充的导电材料凹陷一定厚度；以及

在凹陷的导电材料层上所述源极形成区与所述漏极形成区之间的空间中填充栅密封绝缘层。

6.如权利要求5所述的方法，其中，形成所述加热电极的步骤包括以下步骤：

通过将所述源极形成区和所述漏极形成区凹陷预定的厚度来限定可变电阻形成区；

沉积导电材料以填充在所述可变电阻形成区中；以及

将所述导电材料凹陷。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：在形成所述可变电阻形成区的步骤与沉积所述导电材料的步骤之间，通过将杂质注入到暴露出的源极形成区和漏极形成区之中来限定所述源极区和所述漏极区。

8.如权利要求7所述的方法，其中，遮蔽所述源极区上的所述加热电极的步骤和敞开所述漏极区上的所述加热电极的步骤包括以下步骤：

在形成有所述加热电极的所述可变电阻形成区中沉积间隔件绝缘层；以及

在所述源极区上的所述间隔件绝缘层被遮蔽的状态下，通过刻蚀所述间隔件绝缘层而在所述漏极区上形成暴露出所述加热电极的间隔件。