[发明专利]具有垂直沟道晶体管的半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

将离子注入至半导体衬底中；

在所述半导体衬底上顺序沉积栅电极材料和牺牲绝缘层；

将所述栅电极材料和所述牺牲绝缘层图案化以形成暴露出所述半导体衬底的表面的一个或更多个孔；

在所述孔的内侧壁上形成第一栅绝缘层；

形成一个或更多个柱体图案，每个所述柱体图案被填充至所述孔中且在所述柱体图案的顶部上被凹陷；

在所述柱体图案上形成接触单元和电极单元；

去除图案化的牺牲绝缘层，且在去除所述图案化的牺牲绝缘层的所述半导体衬底上形成间隔件氮化物材料；以及

去除所述间隔件氮化物材料和图案化的栅电极材料在所述柱体图案之间的部分，

其中，所述柱体图案经由外延生长方法来形成。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一栅绝缘层形成在所述孔与所述图案化的栅电极材料的侧壁相对应的内侧壁上。

3.如权利要求2所述的方法，在去除所述间隔件氮化物材料和所述图案化的栅电极材料的部分的步骤之后，还包括以下步骤：

在去除所述间隔件氮化物材料和所述图案化的栅电极材料的部分的所述半导体衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成牺牲层；以及

通过去除所述绝缘层和所述牺牲层的部分来将所述绝缘层平坦化。

4.如权利要求1所述的方法，其中，去除所述间隔件氮化物材料和所述图案化的栅电极材料的部分的步骤包括以下步骤：

去除所述间隔件氮化物材料和所述图案化的栅电极材料与所述柱体图案的外周缘间隔开的部分。

5.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在沉积所述栅电极材料和所述牺牲绝缘层之前，在所述半导体衬底上形成第二栅绝缘层，

其中，在将所述栅电极材料和所述牺牲绝缘层图案化时，将所述第二栅绝缘层图案化。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一栅绝缘层由与所述第二栅绝缘层相同的材料形成。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述柱体图案沿着所述半导体衬底的X线方向和Y线方向中的一个来被凹陷。

8.一种制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

将离子注入至半导体衬底中；

在所述半导体衬底上顺序沉积栅电极材料和绝缘层；

将所述栅电极材料和所述绝缘层图案化以形成暴露出所述半导体衬底的表面的一个或更多个孔；

在所述孔的内侧壁上形成栅绝缘层；

形成一个或更多个柱体图案，每个所述柱体图案被填充在所述孔中且在所述柱体图案的顶部上被凹陷；

在所述柱体图案上形成接触单元和电极单元；

将所述电极单元凹陷且形成填充在所述孔中的数据储存单元；以及

去除图案化的栅电极材料在所述柱体图案之间的部分，

其中，所述柱体图案经由外延生长方法来形成。

9.如权利要求8所述的方法，在形成所述数据储存单元的步骤之后，还包括以下步骤：

去除图案化的绝缘层以暴露出所述图案化的栅电极材料的上表面；以及

在所述图案化的栅电极材料的所述上表面上以及顺序层叠有所述柱体图案、所述接触单元、所述电极部分和所述数据储存单元的结构的表面上形成间隔件氮化物材料。

10.如权利要求9所述的方法，其中，在去除所述图案化的栅电极材料的部分时，去除所述间隔件氮化物材料在所述柱体图案之间的部分。

11.如权利要求8所述的方法，其中，所述数据储存单元包括相变材料、过渡金属氧化物、钙钛矿和聚合物中的一种。