[发明专利]场效应管及半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供了一种场效应管及半导体器件的制造方法，所述场效应管的制造方法包括：形成中空的半导体环柱于一衬底上；形成第一源漏极于所述衬底上；形成第二介电质层于所述第一源漏极上；形成填充在所述半导体环柱内的第一栅极和围绕在所述半导体环柱的外侧的第二栅极；形成第三介电质层于所述栅极层上；形成第二源漏极于所述第三介电质层上；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。本发明提供的技术方案实现了对半导体环柱内的电场的双重控制，使得在场效应管的尺寸缩小的同时，还能提高场效应管的栅控能力和载流子浓度、减小短沟道效应，进而提升半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种场效应管及半导体器件的制造方法。

背景技术

场效应管(Field Effect Transistor，FET)是一种电压控制型半导体器件，按照摩尔定律，场效应管的尺寸在不断地缩小，到了40nm工艺节点后，平面CMOS器件出现了栅控能力不足、短沟道效应严重等问题，不能满足产业要求，此时，研发的三维器件鳍式场效应管(FinFET)通过三面栅控提高了栅控能力，减小了短沟道效应。而当半导体发展到7nm工艺节点后，沟道长度缩短到20nm以下，半导体材料输运的量子效应逐渐凸显，势必需要寻找其他途径来改善和消除量子效应带来的不利影响，此时，研发的纳米线场效应管采用围栅包围的方式，最大限度地提高了器件的栅控能力，改善了亚阈值特性。所以，从平面CMOS器件到三维FinFET器件，场效应管的尺寸不断缩小，功耗面积比大大减小，器件性能大大提高，但同时也伴随出现了栅控能力不足、短沟道效应严重等问题，对器件的性能也产生很大的影响。

因此，为了解决伴随场效应管的尺寸的缩小而出现的栅控能力不足、短沟道效应严重等问题，需要一种新的场效应管及半导体器件的制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种场效应管及半导体器件的制造方法，使得在场效应管的尺寸缩小的同时，还能提高场效应管的栅控能力和载流子浓度、减小短沟道效应，进而提升半导体器件的性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种场效应管的制造方法，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。

可选的，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。