【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體，尤其是涉及到一種半導體器件及其制造方法。
技術介紹
1、在dram(dynamic?random?access?memory，動態隨機存取存儲器)領域中，主流工藝發展方向將采用源、柵、漏垂直分布的垂直晶體管結構作為存儲密度更大的4f2架構dram存儲單元，以提升dram的集成度。但傳統垂直溝道晶體管的浮體效應(floating?bodyeffect，fbe)和柵致漏極漏電(gate?induced?drain?leakage，gidl)會導致器件關態電流提升，一定程度阻礙其進一步應用于高性能dram。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請提供了一種半導體器件及其制造方法，通過在垂直溝道區通過體接觸引出體線，在實現dram存儲單元進一步微縮的同時，能夠在較寬的柵控電壓范圍內具有極低的關態電流。
2、根據本申請的一個方面，提供了一種半導體器件，包括：
3、襯底；
4、晶體管，形成在襯底之上，相鄰晶體管之間形成有溝道區域，晶體管包括環繞柵極層、源極層、漏極層和體接觸層，環繞柵極層與源極層和漏極層接觸，源極層和漏極層之間具有體接觸空腔，體接觸空腔的開口位于遠離環繞柵極層的晶體管一側，體接觸層位于體接觸空腔內；
5、位線，形成在溝道區域底部，且沿第二方向延伸，晶體管與位線耦接；
6、字線，溝道區域的介電層上，字線沿第一方向延伸且與位線垂直，其中，介電層覆蓋于襯底和位線；
7、體線，形成在體接觸空腔和溝道區
8、可選地，晶體管還包括：
9、溝道層，形成在晶體管遠離體接觸空腔開口的一側，在半導體器件的豎直方向上溝道層的第一部分的摻雜濃度高于溝道層的第二部分的摻雜濃度，溝道層的第一部分與體接觸層連接，溝道層的第三部分分別與源極層、漏極層連接，溝道層的第二部分位于溝道層的第一部分和第三部分之間。
10、可選地，在半導體器件的豎直方向上，溝道層的第一部分的高度大于體接觸層的高度，溝道層的摻雜類型與其接觸的源極層、漏極層或體接觸層的摻雜類型相同。
11、可選地，溝道區域沿第二方向延伸。
12、可選地，沿第一方向，位線和晶體管在第一方向上的間距與晶體管的寬度相同，晶體管的間距小于50nm。
13、根據本申請的另一方面，提供了一種半導體器件的制造方法，包括：
14、在襯底上形成矩陣分布的晶體管，其中，相鄰晶體管之間形成有溝道區域，晶體管包括環繞柵極層、源極層、漏極層和體接觸層，環繞柵極層與源極層和漏極層接觸，源極層和漏極層之間具有體接觸空腔，體接觸空腔朝向遠離環繞柵極層的晶體管一側開口，體接觸層位于體接觸空腔內；
15、在溝道區域的底部形成沿第二方向延伸的位線，并淀積介電層，其中，介電層覆蓋于襯底和位線；
16、在介電層上形成沿第一方向延伸且與位線垂直的字線；
17、在體接觸空腔和溝道區域中形成體線，其中，體線沿第二方向延伸且與位線平行，與體接觸層接觸，且與源極層、漏極層、字線隔離。
18、可選地，所述在襯底上形成矩陣分布的晶體管，在所述溝道區域的底部形成沿第二方向延伸的位線，包括：
19、在襯底上制備器件前驅體，其中，器件前驅體包括沿第一方向分布的源漏結構和第一刻蝕犧牲層，相鄰源漏結構之間具有深至襯底的第一溝槽或第二溝槽，第一刻蝕犧牲層覆蓋源漏結構并填充于第一溝槽和第二溝槽，源漏結構包括源極層、漏極層、體接觸犧牲層和體接觸層，體接觸犧牲層位于源極層、漏極層之間，體接觸層夾設在體接觸犧牲層中，第一溝槽內壁形成有溝道層；
20、按照器件區域刻蝕第一刻蝕犧牲層和位于第二溝槽指定側的源漏結構，并保留襯底上的部分源極層作為位線；
21、刻蝕剩余的第一刻蝕犧牲層，并在襯底和位線上淀積介電層，形成溝道區域；
22、去除源漏結構中的體接觸犧牲層，形成朝向源漏結構上遠離溝道層一側開口的體接觸空腔；
23、在體接觸空腔中和源漏結構表面淀積高介電常數材料和金屬柵材料，并按照預設寬度去除源漏結構上靠近體接觸空腔開口一側的高介電常數材料和金屬柵材料，形成環繞柵極層，以形成晶體管，其中，體接觸層暴露于環繞柵極層之外。
24、可選地，在襯底上制備器件前驅體包括：
25、沿半導體器件的豎直方向在襯底上依次生長源極層、第一體接觸犧牲層、體接觸層、第二體接觸犧牲層和漏極層，形成堆疊結構；
26、采用圖形化工藝在堆疊結構上形成圖案化結構，并在圖案化結構兩側制作側墻，其中，圖案化結構包括依次生長的芯模犧牲層和第二刻蝕犧牲層；
27、以側墻的邊界為阻擋對堆疊結構進行刻蝕，以形成深至襯底的第一溝槽；
28、在第一溝槽內壁外延生長溝道層；
29、打磨第二刻蝕犧牲層以暴露芯模犧牲層，以及去除芯模犧牲層；
30、以去除芯模犧牲層后產生的側墻的邊界為掩膜對堆疊結構進行刻蝕，形成深至襯底上的第二溝槽以及源漏結構；
31、在第一溝槽、第二溝槽、源漏結構上淀積第一刻蝕犧牲層，形成器件前驅體。
32、可選地，在第一溝槽內壁外延生長溝道層，包括：
33、在第一溝槽內壁外延生長單晶溝道；
34、對單晶溝道進行熱退火處理，以使堆疊結構摻雜驅入單晶溝道，形成溝道層。
35、可選地，器件區域與第二方向之間的夾角為55°～65°。
36、可選地，沿第一方向，芯模犧牲層的寬度為晶體管的間距，晶體管的寬度為側墻的寬度和溝道層的厚度之和，第一溝槽的寬度為芯模犧牲層的寬度與2倍的溝道層的厚度之和，晶體管的間距或晶體管的寬度小于50nm。
37、可選地，在溝道區域的介電層上形成沿第一方向延伸且與位線垂直的字線，包括：
38、在介電層上依次淀積高介電常數材料和金屬柵材料；
39、按照字線區域刻蝕介電層上高介電常數材料和金屬柵材料，形成字線。
40、可選地，在體接觸空腔和溝道區域中形成體線，包括：
41、在字線和環繞柵極層上生長刻蝕停止層；
42、去除覆蓋于字線上的部分刻蝕停止層，形成暴露字線的縫隙；
43、在體接觸空腔和縫隙中填充隔離層，并保持體接觸層暴露于隔離層之外；
44、在晶體管和溝道區域上淀積導電材料；
45、去除與晶體管接觸的導電材料，以及覆蓋于刻蝕停止層上的部分導電材料，形成體線。
46、借由上述技術方案，通過在晶體管內部體接觸區引出體線，保證體線能夠連接晶體管，以體線作為載流子通道，對不同的垂直晶體管感應出的載流子進行傳輸。一方面，避免了因為多余載流子的存在而導致的垂直晶體管閾值電壓不穩定的問題，在較寬的柵控電壓范圍內具有極低的關態電流，有效減少半導體結構的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種半導體器件，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述晶體管還包括：
3.根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，
4.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根據權利要求4所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在襯底上形成矩陣分布的晶體管，在所述溝道區域的底部形成沿第二方向延伸的位線，包括：
6.根據權利要求5所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在所述襯底上制備器件前驅體包括：
7.根據權利要求6所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在所述第一溝槽內壁外延生長所述溝道層，包括：
8.根據權利要求6所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，
9.根據權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在所述溝道區域的介電層上形成沿第一方向延伸且與所述位線垂直的字線，包括：
10.根據權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在所述體接觸空腔和所述溝道區域中形成體線，包括：
【技術特征摘要】
1.一種半導體器件，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述晶體管還包括：
3.根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，
4.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根據權利要求4所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在襯底上形成矩陣分布的晶體管，在所述溝道區域的底部形成沿第二方向延伸的位線，包括：
6.根據權利要求5所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述在所述襯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慧瓏，陳獻宇，張永奎，王琪，羅軍，葉甜春，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：
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