[发明专利]场效应管及半导体器件的制造方法

权利要求书

1.一种场效应管的制造方法，其特征在于，包括：

提供一衬底，在所述衬底上形成中空的半导体环柱；

形成第一源漏极于所述衬底上，所述第一源漏极围绕在所述半导体环柱外侧并与所述半导体环柱电性相连，且所述第一源漏极的顶表面低于所述半导体环柱的顶表面；

形成第二介电质层于所述第一源漏极上，所述第二介电质层围绕在所述半导体环柱外侧并填充在所述半导体环柱内，且所述第二介电质层的顶表面低于所述半导体环柱的顶表面；

形成栅极层于所述第二介电质层上，所述栅极层填充在所述半导体环柱内的部分为第一栅极，所述栅极层围绕在所述半导体环柱的外侧的部分为第二栅极，且所述栅极层的顶表面低于所述半导体环柱的顶表面；

形成第三介电质层于所述栅极层上，所述第三介电质层暴露出所述半导体环柱顶部的部分高度；

形成第二源漏极于所述第三介电质层上，所述第二源漏极围绕在所述半导体环柱的顶部外侧并与所述半导体环柱电性相连，所述第二源漏极和所述栅极层通过所述第三介电质层绝缘隔离；以及，

形成分别与所述第一源漏极、所述第二源漏极、所述第一栅极和所述第二栅极电连接的导电接触结构，各个所述导电接触结构的顶表面被所述第三介电质层的顶表面暴露出来；

其中，在形成所述第二介电质层于所述第一源漏极上之前，或者，在形成所述第二介电质层于所述第一源漏极上之后且在形成所述栅极层于所述第二介电质层上之前，形成第一介电质层于所述半导体环柱的内侧壁和外侧壁上；并在形成所述第三介电质层于所述栅极层上之前，回刻蚀所述第一介电质层，以暴露出部分高度的所述半导体环柱的侧壁，使得所述第一介电质层的顶表面齐平于或高于所述栅极层的顶表面。

2.如权利要求1所述的场效应管的制造方法，其特征在于，形成所述半导体环柱的步骤包括：先在所述衬底上覆盖牺牲层；然后，对所述牺牲层进行光刻处理或光刻结合刻蚀工艺处理后形成柱状的牺牲层；接着，在所述柱状的牺牲层的侧壁上生长所述半导体环柱的材料；然后，去除所述柱状的牺牲层，以获得中空的所述半导体环柱。

3.如权利要求1所述的场效应管的制造方法，其特征在于，所述第一源漏极不仅围绕在所述半导体环柱外侧，还填充在所述半导体环柱内；形成所述第一源漏极的步骤包括：先形成第一源漏极材料层于所述衬底的顶表面上，所述第一源漏极材料层围绕在所述半导体环柱外侧并填充在所述半导体环柱内；再向所述第一源漏极材料层中掺杂P型或N型的离子，以使得所述半导体环柱的内外两侧的所述第一源漏极材料层转化成所述第一源漏极；或者，当所述衬底为半导体材料时，直接向所述半导体环柱的内外两侧的衬底中掺杂P型或N型的离子，以使得部分厚度的所述衬底转化成所述第一源漏极。

4.如权利要求1所述的场效应管的制造方法，其特征在于，形成所述第一介电质层的步骤包括：先对所述半导体环柱的内侧壁和外侧壁进行氧化处理，以形成栅氧层；然后，采用原子层沉积法形成高K介电质材料层于所述栅氧层的内侧壁和外侧壁上，以形成所述第一介电质层。

5.如权利要求1所述的场效应管的制造方法，其特征在于，形成所述栅极层的步骤包括：先形成部分厚度的功函数材料层于所述第一介电质层的侧壁以及所述第二介电质层的顶表面上；然后，形成金属栅极材料层于所述功函数材料层上；接着，回刻蚀所述功函数材料层和所述金属栅极材料层，以使得所述功函数材料层和所述金属栅极材料层的顶表面高度下降至所述半导体环柱的顶表面以下，并同时使得所述功函数材料层和所述金属栅极材料层外侧边界位于所述第二介电质层的边缘以内；或者，

形成所述栅极层的步骤包括：先刻蚀所述第二介电质层，以在所述第二介电质层中形成所述第一栅极和所述第二栅极所需的栅极沟槽，所述栅极沟槽包括围绕在所述半导体环柱外侧并暴露出所述半导体环柱外侧的所述第一介电质层的部分，以及，位于所述半导体环柱中并暴露出所述半导体环柱内侧的所述第一介电质层的部分；然后，依次形成功函数材料层以及金属栅极材料层于所述栅极沟槽中。