[发明专利]在半导体器件中制造垂直沟道晶体管的方法

权利要求书

1.一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括：

在衬底上形成牺牲层；

在所述牺牲层中形成接触孔；

形成柱状物，所述柱状物填充所述接触孔并且在所述牺牲层的顶表 面上延伸；

移除所述牺牲层；

在所述柱状物的暴露的侧壁和所述衬底的暴露部分上形成栅极介 电层；和

在所述栅极介电层上形成栅电极，其中

所述栅电极环绕形成在所述柱状物的暴露侧壁上的所述栅极介电 层的一部分。

2.根据权利要求1的方法，其中通过外延生长由单晶硅形成所述 柱状物。

3.根据权利要求2的方法，其中所述柱状物的形成包括：

生长第一单晶硅层以填充所述接触孔；

在所述牺牲层的所述顶表面上和在所述第一单晶硅层上横向生长 第二单晶硅层；和

蚀刻所述第二单晶硅层的一部分以形成头柱状物，

其中填充所述接触孔的所述第一单晶硅层为体柱状物。

4.根据权利要求3的方法，其中通过固相外延法(SPE)或选择性 外延生长(SEG)来生长所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层。

5.根据权利要求4的方法，其中使用包括外延横向过生长(ELO) 的外延生长来生长所述第二单晶硅层。

6.根据权利要求3的方法，其中通过使用光刻胶图案作为蚀刻阻 挡层的蚀刻工艺形成所述头柱状物，所述光刻胶图案的宽度大于所述接 触孔的宽度。

7.根据权利要求3的方法，其中所述头柱状物的形成包括：

在所述第二单晶硅层上形成硬掩模层；

在所述硬掩模层上形成抗反射层；

在所述抗反射层上形成光刻胶图案；

使用所述光刻胶图案作为蚀刻阻挡层来蚀刻所述抗反射层和所述 硬掩模层，由此形成抗反射图案和硬掩模图案；和

使用所述硬掩模图案作为蚀刻阻挡层来蚀刻所述第二单晶硅层。

8.根据权利要求7的方法，其中所述硬掩模层通过氮化硅(Si₃N₄) 或碳化硅(SiC)形成。

9.根据权利要求3的方法，还包括在所述头柱状物形成之后在所 述头柱状物的侧壁上形成覆盖层。

10.根据权利要求9的方法，其中所述覆盖层通过沉积和回蚀形成。

11.根据权利要求10的方法，其中所述覆盖层具有氮化物层的单 层结构或具有氮化物层和氧化物层的多层结构。

12.根据权利要求1的方法，其中所述牺牲层包括绝缘层。

13.根据权利要求12的方法，其中所述绝缘层包括氧化物层和氮 化物层中的至少一种。

14.根据权利要求1的方法，其中通过湿蚀刻来实施所述牺牲层的 移除。

15.一种用于制造半导体器件的柱状物的方法，所述方法包括：

在衬底上形成牺牲层；

在所述牺牲层中形成接触孔；

形成体柱状物，所述体柱状物填充所述接触孔；

在所述体柱状物上形成头柱状物，所述头柱状物在所述牺牲层的顶 表面上横向延伸；和

移除所述牺牲层，

其中通过使用光刻胶图案作为蚀刻阻挡层的蚀刻工艺形成所述头 柱状物，所述光刻胶图案的宽度大于所述接触孔的宽度。

16.根据权利要求15的方法，其中通过外延生长由单晶硅形成所 述柱状物。

17.根据权利要求15的方法，其中所述体柱状物和所述头柱状物 包括通过固相外延法(SPE)或选择性外延生长(SEG)而生长的单晶硅层。