本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及豎直型半導(dǎo)體器件及其制造方法以及包括這種半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

在水平型器件如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)中，源極、柵極和漏極沿大致平行于襯底表面的方向布置。由于這種布置，水平型器件不易進(jìn)一步縮小。與此不同，在豎直型器件中，源極、柵極和漏極沿大致垂直于襯底表面的方向布置。因此，相對(duì)于水平型器件，豎直型器件更容易縮小。

但是，對(duì)于豎直型器件，難以控制柵長(zhǎng)，特別是對(duì)于單晶的溝道材料。另一方面，如果采用多晶的溝道材料，則相對(duì)于單晶材料，溝道電阻大大增加，從而難以堆疊多個(gè)豎直型器件，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致過高的電阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本公開的目的至少部分地在于提供一種能夠很好地控制柵長(zhǎng)的豎直型半導(dǎo)體器件及其制造方法以及包括這種半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；依次疊置在襯底上且彼此鄰接的第一源/漏層、溝道層和第二源/漏層，其中，第一源/漏層與溝道層之間以及溝道層與第二源/漏層具有由摻雜濃度突變定義的界面；以及繞溝道層的外周形成的柵堆疊。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層上形成第二半導(dǎo)體層，其中在第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間存在由摻雜濃度突變定義的界面；在第二半導(dǎo)體層上形成第三半導(dǎo)體層，其中在第二半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間存在由摻雜濃度突變定義的界面；在第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層中限定該半導(dǎo)體器件的有源區(qū)；以及繞第二半導(dǎo)體層的外周形成柵堆疊。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電子設(shè)備，包括由上述半導(dǎo)體器件形成的集成電路。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，柵堆疊繞溝道層的外周形成且溝道形成于溝道層中，從而柵長(zhǎng)由溝道層的厚度確定。溝道層例如可以通過外延生長(zhǎng)來形成，從而其厚度可以很好地控制。因此，可以很好地控制柵長(zhǎng)。溝道層的外周相對(duì)于第一、第二源/漏層的外周可以向內(nèi)凹入，從而柵堆疊可以嵌入該凹入中，減少或甚至避免與源/漏區(qū)的交迭，有助于降低柵與源/漏之間的寄生電容。另外，溝道層可以是單晶半導(dǎo)體材料，可以具有高載流子遷移率和低泄漏電流，從而改善了器件性能。

附圖說明

通過以下參照附圖對(duì)本公開實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1～10示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的流程的示意圖；以及

圖11～13示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的流程中部分階段的示意圖。

貫穿附圖，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖來描述本公開的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開的概念。

在附圖中示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。

在本公開的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時(shí)，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。

根據(jù)本公開實(shí)施例的豎直型半導(dǎo)體器件可以包括在襯底上依次疊置且彼此鄰接的第一源/漏層、溝道層和第二源/漏層。在此，這些層之間的界面可以由濃度突變來限定。例如，在第一源/漏層與溝道層之間以及在溝道層與第二源/漏層均可以具有由摻雜濃度突變定義的界面。這種摻雜濃度突變例如是從第一或第二源/漏層到溝道層由高變低，其變化量級(jí)為10-1000倍每10納米。因此，在本公開中，第一源/漏層、溝道層和第二源/漏層不限于由不同的材料來形成，而是可以包括相同的材料如硅。例如，第一、第二源/漏層可以包括重?fù)诫s的硅(摻雜濃度例如為1E18-1E21cm^-3)，而溝道層可以包括輕摻雜或未摻雜的硅(摻雜濃度例如為1E15-1E19cm^-3)。

在第一源/漏層和第二源/漏層中可以形成器件的源/漏區(qū)，且在溝道層中可以形成器件的溝道區(qū)。分處于溝道區(qū)兩端的源/漏區(qū)之間可以通過溝道區(qū)形成導(dǎo)電通道。柵堆疊可以繞溝道層的外周形成。于是，柵長(zhǎng)可以由溝道層自身的厚度來確定，而不是如常規(guī)技術(shù)中那樣依賴于耗時(shí)刻蝕來確定。溝道層例如可以通過外延生長(zhǎng)來形成，從而其厚度可以很好地控制。因此，可以很好地控制柵長(zhǎng)。溝道層的外周可以相對(duì)于第一、第二源/漏層的外周向內(nèi)凹入。這樣，所形成的柵堆疊可以嵌于溝道層相對(duì)于第一、第二源/漏層的凹入中，減少或甚至避免與源/漏區(qū)的交迭，有助于降低柵與源/漏之間的寄生電容。溝道層可以由單晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成，以改善器件性能。當(dāng)然，第一、第二源/漏層也可以由單晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成。這種情況下，溝道層與源/漏層可以是共晶體。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一源/漏層、溝道層和第二源/漏層均可以通過外延生長(zhǎng)來形成。另外，溝道層相對(duì)于第一、第二源/漏層可以具備刻蝕選擇性，以便于使得溝道層的外周相對(duì)于第一、第二源/漏層的外周凹入。這種刻蝕選擇性例如是由于它們之間的不同摻雜特性而導(dǎo)致的。例如，溝道層可以具有與第一、第二源/漏層不同的摻雜濃度和/或摻雜類型。

這種半導(dǎo)體器件例如可以如下制造。具體地，可以在襯底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層。如上所述，可以通過襯底自身或者通過在襯底上外延生長(zhǎng)來設(shè)置第一半導(dǎo)體層。接著，可以在第一半導(dǎo)體層上形成(例如，外延生長(zhǎng))第二半導(dǎo)體層，并可以在第二半導(dǎo)體層上形成(例如，外延生長(zhǎng))第三半導(dǎo)體層。在外延生長(zhǎng)時(shí)，可以控制所生長(zhǎng)的各層特別是第二半導(dǎo)體層的厚度。

所生長(zhǎng)的這些半導(dǎo)體層可以具有一定的摻雜特性(例如，通過原位摻雜)，使得在第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間可以存在由摻雜濃度突變定義的界面，且在第二半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間可以存在由摻雜濃度突變定義的界面。例如，摻雜濃度突變可以是從第一或第二半導(dǎo)體層到第二半導(dǎo)體層由高變低，其變化量級(jí)為10-1000倍每10納米。

這些半導(dǎo)體層可以包括相同的半導(dǎo)體材料例如硅。例如，第一、第三半導(dǎo)體層可以包括重?fù)诫s的硅(例如，摻雜濃度為1E18-1E21cm^-3)，且第二半導(dǎo)體層包括輕摻雜或未摻雜的硅(例如，摻雜濃度為1E15-1E19cm^-3)。盡管它們均包括硅，但是由于不同的摻雜特性，第二半導(dǎo)體層相對(duì)于第一、第三半導(dǎo)體層可以具有刻蝕選擇性。

對(duì)于疊置的第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層，可以在其中限定有源區(qū)。例如，可以將它們依次選擇性刻蝕為所需的形狀。通常，有源區(qū)可以呈柱狀(例如，圓柱狀)。為了便于在后繼工藝中連接第一半導(dǎo)體層中形成的源/漏區(qū)，對(duì)第一半導(dǎo)體層的刻蝕可以只針對(duì)第一半導(dǎo)體層的上部，從而第一半導(dǎo)體層的下部可以延伸超出其上部的外周。然后，可以繞溝道層的外周形成柵堆疊。

另外，可以使第二半導(dǎo)體層的至少一部分外周相對(duì)于第一、第三半導(dǎo)體層的外周向內(nèi)凹入，以便限定容納柵堆疊的空間。例如，這可以通過選擇性刻蝕來實(shí)現(xiàn)。這種情況下，柵堆疊可以嵌入該凹入中。

如上所述，在第二半導(dǎo)體層與第一、第三半導(dǎo)體層包括相同的半導(dǎo)體材料的情況下，第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層可以處理為使得第二半導(dǎo)體層相對(duì)于第一、第三半導(dǎo)體層具有不同的摻雜特性并因此具有刻蝕選擇性。

可以有多種方式來進(jìn)行處理以便使溝道層與第一、第二源/漏層具有不同的摻雜特性。例如，如上所述，第一、第三半導(dǎo)體層可以重?fù)诫s(例如，在生長(zhǎng)時(shí)原位摻雜，或者通過離子注入等)，而第二半導(dǎo)體層可以輕摻雜(例如，在生長(zhǎng)時(shí)原位摻雜，或者通過離子注入等)或不摻雜。

為了提供更好的刻蝕選擇性，可以從第二半導(dǎo)體層的外周向第二半導(dǎo)體層的一部分中驅(qū)入摻雜劑。于是，第二半導(dǎo)體層中驅(qū)入有摻雜劑的這部分相對(duì)于第二半導(dǎo)體層的其余部分可以具有刻蝕選擇性。例如，驅(qū)入的摻雜劑與第一、第三半導(dǎo)體層中的摻雜類型相反，這樣該部分相對(duì)于第一、第三半導(dǎo)體層也具有刻蝕選擇性。在驅(qū)入摻雜劑的過程中，可能利用熱退火等工藝，從而可以使第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中，且使第二半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中。

另外，在激活所摻雜的雜質(zhì)時(shí)，可能利用熱退火等工藝，從而也可以使第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中，且使第二半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中。

本公開可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。

圖1～10示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的流程的示意圖。

如圖1所示，提供襯底1001。該襯底1001可以是各種形式的襯底，包括但不限于體半導(dǎo)體材料襯底如體Si襯底、絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底、化合物半導(dǎo)體襯底如SiGe襯底等。在以下的描述中，為方便說明，以體Si襯底為例進(jìn)行描述。

在襯底1001上，可以通過例如外延生長(zhǎng)，依次形成第一半導(dǎo)體層1003、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007。根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一半導(dǎo)體層1003、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007可以包括相同的半導(dǎo)體材料，例如硅，更具體地，單晶硅。第一半導(dǎo)體層1003的厚度可以為約10-100nm，第二半導(dǎo)體層1005的厚度可以為約10-100nm，第三半導(dǎo)體層1007的厚度可以為約10-100nm。

在外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007時(shí)，可以對(duì)它們進(jìn)行原位摻雜。例如，對(duì)于p型器件，可以進(jìn)行p型摻雜；對(duì)于n型器件，可以進(jìn)行n型摻雜。由于隨后將在第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中形成器件的源/漏區(qū)，故而它們可以被重?fù)诫s，例如摻雜濃度為約1E18-1E21cm^-3。在外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層1005時(shí)，可以不對(duì)其進(jìn)行摻雜，或者將其原位摻雜為輕摻雜，例如摻雜濃度為約1E15-1E19cm^-3。例如，對(duì)于p型器件，可以進(jìn)行n型摻雜；對(duì)于n型器件，可以進(jìn)行p型摻雜，以便調(diào)節(jié)器件的閾值電壓(V_t)。在此，盡管以原位摻雜為例進(jìn)行描述，但是本公開不限于此。例如，也可以通過離子注入、氣相驅(qū)入(drive-in)等方式來進(jìn)行摻雜。

于是，在第一半導(dǎo)體層1003與第二半導(dǎo)體層1005之間可以存在由摻雜濃度突變定義的界面，且在第三半導(dǎo)體層1007與第二半導(dǎo)體層1005之間同樣可以存在由摻雜濃度突變定義的界面。這種“界面”可以有一定的厚度，在該區(qū)域內(nèi)摻雜濃度變化量級(jí)在10-1000倍每10納米，而在該區(qū)域外，摻雜濃度可能實(shí)質(zhì)上不變或者變化較小例如小于10倍每10納米。

另外，為例抑制摻雜劑擴(kuò)散(特別是從第一、第三半導(dǎo)體層向第二半導(dǎo)體層擴(kuò)散)，可以采用低溫外延生長(zhǎng)工藝，例如在低于800℃的溫度下優(yōu)選地在500℃-800℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行外延生長(zhǎng)。

接下來，可以限定器件的有源區(qū)。例如，這可以如下進(jìn)行。具體地，如圖2(a)和2(b)(圖2(a)是截面圖，圖2(b)是俯視圖，其中的AA′線示出了截面的截取位置)所示，可以在圖1所示的第一半導(dǎo)體層1003、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007的疊層上形成光刻膠(未示出)，通過光刻(曝光和顯影)將光刻膠構(gòu)圖為所需形狀(在該示例中，大致圓形)，并以構(gòu)圖后的光刻膠為掩模，依次對(duì)第三半導(dǎo)體層1007、第二半導(dǎo)體層1005和第一半導(dǎo)體層1003進(jìn)行選擇性刻蝕如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)?？涛g進(jìn)行到第一半導(dǎo)體層1003中，但并未進(jìn)行到第一半導(dǎo)體層1003的底面處。于是，刻蝕后第三半導(dǎo)體層1007、第二半導(dǎo)體層1005以及第一半導(dǎo)體層1003的上部形成柱狀(在本示例中，圓柱狀)。RIE例如可以按大致垂直于襯底表面的方向進(jìn)行，從而該柱狀也大致垂直于襯底表面。之后，可以去除光刻膠。

然后，如圖3所示，可以使第二半導(dǎo)體層1005的外周相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007的外周凹入(在該示例中，沿大致平行于襯底表面的橫向方向凹入)。例如，這可以通過相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007，進(jìn)一步選擇性刻蝕第二半導(dǎo)體層1005來實(shí)現(xiàn)。在此，盡管第二半導(dǎo)體層1005與第一半導(dǎo)體層1003、第三半導(dǎo)體層1007同樣為硅，但是由于摻雜特性的不同，從而彼此之間具有一定的刻蝕選擇性。例如，可以使用TMAH溶液，相對(duì)于重?fù)诫s的第一半導(dǎo)體層1003、第三半導(dǎo)體層1007，濕法腐蝕未摻雜或輕摻雜的第二半導(dǎo)體層1005。

這樣，就限定了該半導(dǎo)體器件的有源區(qū)(刻蝕后的第一半導(dǎo)體層1003的上部、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007)。在該示例中，有源區(qū)大致呈柱狀。在有源區(qū)中，第一半導(dǎo)體層1003的上部和第三半導(dǎo)體層1007的外周實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)，而第二半導(dǎo)體層1005的外周相對(duì)凹入。

當(dāng)然，有源區(qū)的形狀不限于此，而是可以根據(jù)設(shè)計(jì)布局形成其他形狀。例如，在俯視圖中，有源區(qū)可以呈橢圓形、方形、矩形等。

在第二半導(dǎo)體層1005相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1003的上部和第三半導(dǎo)體層1007的外周而形成的凹入中，隨后將形成柵堆疊。為避免后繼處理對(duì)于第二半導(dǎo)體層1005造成影響或者在該凹入中留下不必要的材料從而影響后繼柵堆疊的形成，可以在該凹入中填充一材料層以占據(jù)柵堆疊的空間(因此，該材料層可以稱作“犧牲柵”)。例如，這可以通過在圖3所示的結(jié)構(gòu)上淀積氮化物，然后對(duì)淀積的氮化物進(jìn)行回蝕如RIE。可以以大致垂直于襯底表面的方向進(jìn)行RIE，氮化物可僅留在凹入內(nèi)，形成犧牲柵1009，如圖4所示。這種情況下，犧牲柵1009可以基本上填滿上述凹入。

接下來，可以通過例如退火，激活第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中的摻雜劑，以在第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中分別形成源/漏區(qū)1011-1、1011-2，如圖5中的陰影部分所示。另外，第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中的摻雜劑可能擴(kuò)散進(jìn)入第二半導(dǎo)體層1005中，從而在第二半導(dǎo)體層1005的上下兩端處形成一定的摻雜分布，如圖中的橢圓虛線圈所示。這種摻雜分布可以降低器件導(dǎo)通時(shí)源/漏區(qū)與溝道之間的電阻，從而提升器件性能。這種情況下，第一半導(dǎo)體層1003與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面可以推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層1005中，且第三半導(dǎo)體層1007與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面同樣可以推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層1005中。

在此，可以將有源區(qū)中第一半導(dǎo)體層1003與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面之下的部分稱作“第一源/漏層”(具體地，第一半導(dǎo)體層1003的上部，以及在上述第一半導(dǎo)體層1003與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層1005中的情況下，還包括第二半導(dǎo)體層1005與第一半導(dǎo)體層1003相鄰的一部分)，將有源區(qū)中第三半導(dǎo)體層1007與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面之上的部分稱作“第二源/漏層”(具體地，第三半導(dǎo)體層1007，以及在上述第三半導(dǎo)體層1007與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層1005中的情況下，還包括第二半導(dǎo)體層1005與第三半導(dǎo)體層1007相鄰的一部分)，且它們之間的部分稱作“溝道層”(具體地，第二半導(dǎo)體層1005或其中部)。源/漏區(qū)可以形成在第一、第二源漏層中，而溝道區(qū)可以形成在溝道層中。

可以在有源區(qū)周圍形成隔離層，以實(shí)現(xiàn)電隔離。例如，如圖6所示，可以在圖5所示的結(jié)構(gòu)上淀積氧化物，并對(duì)其回蝕，以形成隔離層1013。在回蝕之前，可以對(duì)淀積的氧化物進(jìn)行平坦化處理如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或?yàn)R射。在此，隔離層1013的頂面可以位于第二半導(dǎo)體層1005的頂面與底面之間，更具體地，可以位于溝道層的頂面與底面之間(也即，第一半導(dǎo)體層1003與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面跟第三半導(dǎo)體層1007與第二半導(dǎo)體層1005之間的摻雜濃度突變界面之間)，這有助于更好地形成自對(duì)準(zhǔn)的柵堆疊。

在形成隔離層時(shí)，可以保留犧牲柵1009，以避免隔離層的材料進(jìn)入要容納柵堆疊的上述凹入中。之后，可以去除犧牲柵1009，以釋放該凹入中的空間。例如，可以相對(duì)于隔離層1013(氧化物)以及第三半導(dǎo)體層1007(硅)和第二半導(dǎo)體層1005(硅)，選擇性刻蝕犧牲柵1009(氮化物)。

然后，如圖7所示，可以在凹入中形成柵堆疊。具體地，可以在圖6所示的結(jié)構(gòu)(去除犧牲柵1009)上依次淀積柵介質(zhì)層1015和柵導(dǎo)體層1017，并對(duì)所淀積的柵導(dǎo)體層1017(以及可選地柵介質(zhì)層1015)進(jìn)行回蝕，使其在凹入之外的部分的頂面不高于且優(yōu)選低于第二半導(dǎo)體層1005的頂面。例如，柵介質(zhì)層1015可以包括高K柵介質(zhì)如HfO₂；柵導(dǎo)體層1017可以包括金屬柵導(dǎo)體。另外，在柵介質(zhì)層1015和柵導(dǎo)體層1017之間，還可以形成功函數(shù)調(diào)節(jié)層(未示出)。在形成柵介質(zhì)層1015之前，還可以形成例如氧化物的界面層。

這樣，柵堆疊可以嵌入并自對(duì)準(zhǔn)到凹入中，從而可以自對(duì)準(zhǔn)于第二半導(dǎo)體層1005中形成的溝道區(qū)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，柵介質(zhì)層1015、柵導(dǎo)體層1017和功函數(shù)調(diào)節(jié)層中至少之一可以帶應(yīng)力或應(yīng)變。例如，對(duì)于p型器件，柵介質(zhì)層1015、柵導(dǎo)體層1017和功函數(shù)調(diào)節(jié)層的總應(yīng)力可以為拉應(yīng)力，這會(huì)在溝道中導(dǎo)致沿源漏方向(圖中豎直方向)的壓應(yīng)力；對(duì)于n型器件，柵介質(zhì)層1015、柵導(dǎo)體層1017和功函數(shù)調(diào)節(jié)層的總應(yīng)力可以為壓應(yīng)力，這會(huì)在溝道中導(dǎo)致沿源漏方向(圖中豎直方向)的拉應(yīng)力。由于第三半導(dǎo)體層1007能自由移動(dòng)，所以這種結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生比平面型器件或者FinFET大得多的應(yīng)力，從而可以大大改善器件性能。

接下來，可以對(duì)柵堆疊的形狀進(jìn)行調(diào)整，以便于后繼互連制作。例如，如圖8所示，可以在圖7所示的結(jié)構(gòu)上形成光刻膠1019。該光刻膠1019例如通過光刻構(gòu)圖為覆蓋柵堆疊露于凹入之外的一部分(在該示例中，圖中左半部)，且露出柵堆疊露于凹入之外的另一部分(在該示例中，圖中右半邊)。

然后，如圖9所示，可以光刻膠1019為掩模，對(duì)柵導(dǎo)體層1017進(jìn)行選擇性刻蝕如RIE。這樣，柵導(dǎo)體層1017除了留于凹入之內(nèi)的部分之外，被光刻膠1019遮擋的部分得以保留。隨后，可以通過該部分來實(shí)現(xiàn)到柵堆疊的電連接。

根據(jù)另一實(shí)施例，也可以進(jìn)一步對(duì)柵介質(zhì)層1015進(jìn)行選擇性刻蝕如RIE(圖中未示出)。之后，可以去除光刻膠1019。

然后，可以如圖10所示，在圖9所示的結(jié)構(gòu)上形成層間電介質(zhì)層1021。例如，可以淀積氧化物并對(duì)其進(jìn)行平坦化如CMP來形成層間電介質(zhì)層1021。在層間電介質(zhì)層1021中，可以形成到源/漏區(qū)1011-1的接觸部1023-1、到源/漏區(qū)1011-2的接觸部1023-2以及到柵導(dǎo)體層1017的接觸部1023-3。這些接觸部可以通過在層間電介質(zhì)層1021以及隔離層1013中刻蝕孔洞，并在其中填充導(dǎo)電材料如金屬來形成。

由于柵導(dǎo)體層1017延伸超出有源區(qū)外周，從而可以容易地形成它的接觸部1023-3。另外，由于第一半導(dǎo)體層1003的下部延伸超出有源區(qū)之外，從而可以容易地形成它的接觸部1023-1。

在該示例中，刻蝕進(jìn)行到第一半導(dǎo)體層1003中，但并未進(jìn)行到第一半導(dǎo)體層1003的底面處，以便于如上所述制造到第一半導(dǎo)體層1003的1023-1。但是，本公開不限于此，對(duì)第一半導(dǎo)體層1003的刻蝕也可以進(jìn)行至第一半導(dǎo)體層1003的底面。這種情況下，可以在襯底中靠近表面處形成與第一半導(dǎo)體層1003鄰接的阱區(qū)，可以通過該阱區(qū)與第一半導(dǎo)體層1003電接觸。

如圖10所示，根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括沿豎直方向疊置的第一源/漏、溝道層和第二源/漏層。在第一源/漏層中形成了源/漏區(qū)1011-1，在第二源/漏層中形成了源/漏區(qū)1011-2。溝道層橫向凹入，柵堆疊(1015/1017)繞溝道層的外周形成，且嵌于該凹入中。

在該示例中，第一半導(dǎo)體層1003是在襯底1001上另外生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層。但是，本公開不限于此。例如，可以通過襯底1001自身來提供該半導(dǎo)體層。這種情況下，可以將襯底1001中充當(dāng)半導(dǎo)體層的部分進(jìn)行摻雜(參見以上對(duì)第一半導(dǎo)體層1003的摻雜的描述)。

圖11～13示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的流程中部分階段的示意圖。以下，將主要描述本實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同之處。

在如圖1所示，在襯底1001上設(shè)置了第一半導(dǎo)體層1003、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007之后，如圖11所示，可以在它們的側(cè)壁上形成摻雜劑源層1101。例如，摻雜劑源層1101可以包括氧化物如氧化硅，其中含有摻雜劑，所含摻雜劑的濃度為約0.01％-5％，厚度為約2-5nm。對(duì)于n型器件，可以包含p型摻雜劑；對(duì)于p型器件，可以包含n型摻雜劑。在此，摻雜劑源層1009可以是一薄膜，從而可以通過例如化學(xué)氣相淀積(CVD)或原子層淀積(ALD)等大致共形地淀積在圖11所示結(jié)構(gòu)的表面上。

然后，如圖12所示，可以通過例如退火，將摻雜劑源層1101中包含的摻雜劑驅(qū)入有源區(qū)中，如圖中的陰影部分所示。在此，可以控制退火時(shí)間，使得摻雜劑源層1101中的摻雜劑并未擴(kuò)散到整個(gè)有源區(qū)中，而是僅擴(kuò)散到有源區(qū)的一部分中。因此，如陰影部分所示的擴(kuò)散區(qū)域呈現(xiàn)為同摻雜劑源層1101具有大致相同的形狀、且具有一定厚度的區(qū)域。圖中以虛線示意性示出了該區(qū)域的邊界。之后，可以去除摻雜劑源層1101。

在此，第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007自身是n型(對(duì)于n型器件)或p型(對(duì)于p型器件)重?fù)诫s的，且從摻雜劑源層1101進(jìn)入其中的與之摻雜類型相反的摻雜劑沒有使其摻雜類型反轉(zhuǎn)，即，仍然保持為n型(對(duì)于n型器件)或p型(對(duì)于p型器件)重?fù)诫s。但是，第二半導(dǎo)體層1005中靠近外周的一部分可以被來自摻雜劑源層1101的摻雜劑改變?yōu)閜型(對(duì)于n型器件)或n型(對(duì)于p型器件)重?fù)诫s，例如摻雜濃度高于1E19cm^-3(但是可以仍然低于第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中的摻雜濃度)。通過這種處理，一方面，第二半導(dǎo)體層1005中的重?fù)诫s部分由于與重?fù)诫s的第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007具有相反的摻雜類型，從而相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007可以具有較高的刻蝕選擇性；另一方面，第二半導(dǎo)體層1005中的重?fù)诫s部分相對(duì)于第二半導(dǎo)體層1005中的其余部分(未摻雜或輕摻雜)也可以具有較高的刻蝕選擇性。

于是，如圖13所述，可以通過選擇性刻蝕，去除第二半導(dǎo)體層1005中的重?fù)诫s部分，從而使得第二半導(dǎo)體層1005的外周相對(duì)于第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007的外周凹入。例如，可以使用TMAH溶液，濕法腐蝕第二半導(dǎo)體層1005中的重?fù)诫s部分。

之后的處理可以與前述實(shí)施例中相同，在此不再贅述。

在該實(shí)施例中，通過摻雜劑源層來實(shí)現(xiàn)上述摻雜分布，以實(shí)現(xiàn)所需的刻蝕選擇性。但是，本公開不限于此。例如，可以通過等離子體摻雜、傾斜離子注入等方式，在有源區(qū)(第一半導(dǎo)體層1003、第二半導(dǎo)體層1005和第三半導(dǎo)體層1007)的側(cè)壁上形成摻雜區(qū)，然后從該摻雜區(qū)向內(nèi)驅(qū)入摻雜劑，來實(shí)現(xiàn)上述摻雜分布。

另外，在該實(shí)施例中，在驅(qū)入摻雜劑時(shí)，可能使用退火處理，這可以使得第一半導(dǎo)體層1003和第三半導(dǎo)體層1007中的摻雜劑進(jìn)入第二半導(dǎo)體層1005中，從而如上所述可以使得第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中且第二半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間的摻雜濃度突變界面推進(jìn)到第二半導(dǎo)體層中，這意味著柵長(zhǎng)(相對(duì)于第二半導(dǎo)體層1005的厚度)將變短。因此，可以將第二半導(dǎo)體層1005的厚度設(shè)置為相對(duì)較厚，例如約40-150nm。

根據(jù)本公開實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備。例如，通過集成多個(gè)這樣的半導(dǎo)體器件以及其他器件(例如，其他形式的晶體管等)，可以形成集成電路(IC)，并由此構(gòu)建電子設(shè)備。因此，本公開還提供了一種包括上述半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。電子設(shè)備還可以包括與集成電路配合的顯示屏幕以及與集成電路配合的無線收發(fā)器等部件。這種電子設(shè)備例如智能電話、計(jì)算機(jī)、平板電腦(PC)、可穿戴智能設(shè)備、移動(dòng)電源等。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，還提供了一種芯片系統(tǒng)(SoC)的制造方法。該方法可以包括上述制造半導(dǎo)體器件的方法。具體地，可以在芯片上集成多種器件，其中至少一些是根據(jù)本公開的方法制造的。

在以上的描述中，對(duì)于各層的構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒有做出詳細(xì)的說明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過各種技術(shù)手段，來形成所需形狀的層、區(qū)域等。另外，為了形成同一結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)計(jì)出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實(shí)施例，但是這并不意味著各個(gè)實(shí)施例中的措施不能有利地結(jié)合使用。

以上對(duì)本公開的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本公開的范圍。本公開的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本公開的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本公開的范圍之內(nèi)。