[发明专利]一种半导体器件及形成方法

说明书

在本发明实施例中，提供了一种具有垂直栅极结构的半导体器件的形成方法。一种半导体器件的形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成沟道柱；在所述沟道柱侧部的半导体衬底上形成覆盖沟道柱部分侧壁的隔离层；在隔离层上形成栅极堆叠层和第一介质层,栅极堆叠层覆盖沟道柱的侧壁,第一介质层覆盖栅极堆叠层；刻蚀沟道柱顶部侧壁的所述栅极堆叠层以形成栅极结构,且在所述第一介质层和沟道柱之间形成位于栅极结构上的沟槽；在所述沟槽中形成第二介质层；形成第二介质层之后,在所述沟道柱的顶部形成第二半导体层能够避免源漏击穿，提高半导体器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及形成方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的不断发展，半导体器件的集成度越来越高，半导体器件的特征尺寸也逐渐缩小。然而，半导体器件的性能还需要提高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体器件及形成方法，以提高半导体器件的性能。

本发明实施例提供一种半导体器件的形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成沟道柱；在所述沟道柱侧部的半导体衬底上形成覆盖沟道柱部分侧壁的隔离层；在隔离层上形成栅极堆叠层和第一介质层,栅极堆叠层覆盖沟道柱的侧壁,第一介质层覆盖栅极堆叠层；刻蚀沟道柱顶部区域侧壁的所述栅极堆叠层以形成栅极结构,且在所述第一介质层和沟道柱之间形成位于栅极结构上的沟槽；在所述沟槽中形成第二介质层；形成第二介质层之后,在所述沟道柱的顶部形成第二半导体层。

可选的，在形成第二介质层之前,所述沟道柱的顶部具有掩模层，所述掩模层的材料分别和第一介质层和第二介质层的材料不同；所述半导体器件的形成方法还包括：形成第二介质层之后,且在形成第二半导体层之前,去除所述掩模层。

可选的，采用外延生长工艺形成所述第二半导体层，在形成第二半导体层的过程中原位掺杂导电离子。

可选的，还包括：在形成所述沟道柱之前，还在所述半导体衬底上形成第一半导体层；形成所述沟道柱之后，所述沟道柱位于第一半导体层上；所述隔离层位于沟道柱侧部的第一半导体层上。

可选的，所述栅极结构高度占据所述沟道柱的深度的30％～80％。

可选的，所述栅极堆叠层包括由内向外层叠的栅介质材料层、功函数材料层和栅电极材料层；刻蚀沟道柱顶部侧壁的所述栅极堆叠层包括：刻蚀沟道柱顶部侧壁的功函数材料层和栅电极材料层。

可选的，所述第二介质层的材料和所述第一介质层的材料相同或不同。

可选的，形成第二介质层的方法包括：在所述沟槽中以及第一介质层上和栅极结构上形成第二介质材料层；平坦化所述第二介质材料层直至暴露出第一介质层的顶部表面。

可选的，形成所述第二介质材料层的工艺包括：低温化学气相沉积、等离子体化学气相沉积工艺、低压化学气相沉积、快热化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积以及流体化学气相沉积工艺。

可选的，所述栅极结构的顶面低于所述沟道柱的顶面。

可选的，所述栅极结构还覆盖所述沟道柱一侧的部分隔离层。

可选的，所述方法还包括：形成第三介质层，所述第三介质层覆盖所述第一介质层、所述第二介质层以及所述第二半导体层；形成第一连接结构、第二连接结构和第三连接结构，所述第一连接结构贯穿所述第一介质层、所述第三介质层以及所述隔离层且电连接到所述第一半导体层，所述第二连接结构位于第二半导体层上且电连接到所述第二半导体层，所述第三连接结构贯穿所述第一介质层和所述第三介质层，且第三连接结构电连接到所述第一栅极结构或第二栅极结构。