[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件可以包括：多层源极层、导电图案、层间绝缘层、以及沟道柱。多层源极层可以包括：下源极层、层间源极层、以及上源极层。导电图案和层间绝缘层可以交替地设置于多层源极层上。沟道柱可以穿透导电图案。层间绝缘层、上源极层、以及层间源极层、沟道柱可以延伸到下源极层。沟道柱可以与层间源极层接触。具有各种结构的掺杂区可以形成在沟道柱的下部，从而提高半导体器件的操作可靠性。

技术领域

本公开的一方面总体上涉及一种半导体器件及其制造方法，更具体地涉及一种包括沟道柱的半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件可以制造成集成电路。这种集成电路的示例可以包括具有多个存储单元的半导体存储器装置，该存储单元能够在其中储存数据。多个存储单元可以以三维模式布置在半导体衬底顶部。例如，多个存储单元可以沿着置于衬底上的沟道柱堆叠起来，从而形成三维存储器装置。

三维半导体存储器装置非常适于获得高集成度。三维半导体存储器装置可以通过产生栅极诱导漏极泄漏(GIDL)电流，来执行擦除操作。近来，正在开发用于提高三维半导体存储器装置的操作可靠性的各种技术。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：多层源极层、导电图案、层间绝缘层、以及沟道柱。多层源极层可以包括：下源极层、层间源极层、以及上源极层。导电图案和层间绝缘层可以交替地设置于多层源极层上。沟道柱可以穿透导电图案、层间绝缘层、上源极层、以及层间源极层。沟道柱可以延伸到下源极层。沟道柱可以与层间源极层接触。

沟道柱可以包括：第一掺杂区和第二掺杂区。第一掺杂区可以与层间源极层交叠并包括第一掺杂剂。第二掺杂区可以与导电图案中从最低层开始的至少一层交叠并包括第二掺杂剂。

另选地，沟道柱可以包括：掺杂区，该掺杂区与层间源极层和导电图案中从最低层开始的至少一层交叠，和存储单元沟道区，该存储单元沟道区设置在掺杂区上面，相比于掺杂区，该存储单元沟道区具有更低的阈值电压。

根据本公开的一方面，提供了一种用于制造半导体器件的方法。该方法可以包括顺序地堆叠包括第一掺杂剂的下源极层、牺牲层、以及包括第二掺杂剂的上源极层的步骤。该方法可以包括交替地将第一材料层和第二材料层堆叠在上源极层上的步骤。该方法可以包括形成穿透第一材料层、第二材料层、上源极层、以及牺牲层的沟道柱的步骤。沟道柱可以延伸到下源极层。该方法可以包括在沟道柱之间形成穿透第一材料层、第二材料层、以及上源极层的狭缝的步骤，通过该狭缝使牺牲层暴露。该方法可以包括通过狭缝移除牺牲层，来使沟道柱暴露的步骤。该方法可以包括形成在牺牲层被移除的区域内与沟道柱、下源极层、以及上源极层接触的层间源极层的步骤。该方法可以包括将来自下源极层和上源极层的第一掺杂剂及第二掺杂剂扩散到层间源极层和沟道柱的步骤。

根据本公开的一方面，提供了一种制造半导体器件的方法。该方法可以包括顺序地堆叠包括第一掺杂剂的下源极层、牺牲层、以及包括第一掺杂剂的上源极层的步骤。该方法可以包括交替地将第一材料层和第二材料层堆叠在上源极层上的步骤。该方法可以包括形成穿透第一材料层、第二材料层、上源极层，以及牺牲层的沟道柱的步骤，沟道柱延伸到下源极层的内部。该方法可以包括在沟道柱之间形成穿透第一材料层、第二材料层、以及上源极层的狭缝的步骤，通过该狭缝使牺牲层暴露。该方法可以包括通过狭缝移除牺牲层，来使沟道柱暴露的步骤。该方法可以包括在牺牲层被移除的区域内形成层间源极层的步骤。层间源极层可以与沟道柱、下源极层、以及上源极层接触，并且可以包括第二掺杂剂。该方法可以包括将来自层间源极层的第二掺杂剂扩散到每个沟道柱的掺杂区的步骤。