可以只包括一个层2A和一个层2B)。贴近衬底1的第一牺牲层2A材质优选与衬底1具有较大刻蚀选择性的绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶碳、类金刚石无定形碳(DLC)、氧化锗、氧化铝等任一种及其组合。第二牺牲层2B材质不同于第一牺牲层2A，例如选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶碳、类金刚石无定形碳(DLC)、氧化锗、氧化铝等任一种及其组合，此外还可以是多晶硅、非晶硅、微晶硅、Ge、SiGe、SiC等与衬底1材质相同或相近的半导体材料。优选地，第二牺牲层2B未掺杂，也即是本征的。在本发明一个优选实施例中，第一牺牲层2A为氮化娃，第二牺牲层2B为未掺杂的多晶娃。
[0039]随后，以类似工艺和材质沉积绝缘层堆叠3，包括交替层叠的多个第一绝缘层3A和多个第二绝缘层3B，交替层叠的次数优选地大于等于2(依照存储单元串中单元个数需要而设定，例如为8)。第一绝缘层3A和第二绝缘层3B材质相互不同，例如选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶碳、类金刚石无定形碳(DLC)、氧化锗、氧化铝等任一种及其组合。优选地，第一绝缘层3A与第二牺牲层2B材质不同，进一步优选地第二绝缘层3B与第二牺牲层2B材质也不同，使得后续刻蚀去除第二牺牲层2B时不会影响绝缘层堆叠3。进一步优选地，第一绝缘层3A与第一牺牲层2A材质相同以简化工艺。在本发明一个优选实施例中，第一绝缘层3A为氮化娃，第二绝缘层3B为氧化娃。
[0040]如图2B所示，刻蚀形成沟道孔，直至暴露衬底。采用各向异性刻蚀工艺，例如(采用CxHyFz等氟代烃刻蚀气体)等离子干法刻蚀或反应离子刻蚀等各向异性干法刻蚀工艺，刻蚀形成穿过绝缘层堆叠3的开孔3T，并继续向下刻蚀形成穿过牺牲层堆叠2的开孔2T，最终暴露衬底1顶部以及绝缘层3A/3B、牺牲层2A/2B的侧壁。优选地，过刻蚀衬底1以在衬底中留下凹陷，以利于后续外延沟道的生长。平行于衬底1表面切得的沟道孔3T/2T的截面形状可以为矩形、方形、菱形、圆形、半圆形、椭圆形、三角形、五边形、五角形、六边形、八边形等等各种几何形状。优选地，沟道孔3T/2T的高宽比大于等于5:1、优选大于等于10:1、最佳为20:1。虽然图2B仅示出一个，但是实际上可以在平面图中存在多个沟道孔，对应于多个存储器单
J L.ο
[0041]如图2C所示，通过沟道孔3Τ/2Τ，选择性刻蚀，去除第二牺牲层2Β的至少一部分。采用各向同性的刻蚀工艺，例如调节氟代烃中C:F比例使增大对于第二牺牲层2Β的刻蚀速率，或者采用针对第二牺牲层2B的湿法腐蚀剂进行湿法腐蚀，去除了多个第二牺牲层2B的至少一部分，在沟道孔的侧壁留下了多个凹陷2R(在立体图中实际上为环绕沟道孔的环形)。在本发明一个优选实施例中，采用Κ0Η、ΤΜΑΗ针对未掺杂多晶硅材料的第二牺牲层2B，由于多晶与单晶之间晶型导致的刻蚀速率差别，湿法腐蚀液仅少量腐蚀单晶硅衬底1，而主要侧向侵蚀层2B。在本发明其他实施例中，采用HF酸液腐蚀氧化硅的层2B，采用热磷酸腐蚀氮化硅的层2B，采用强氧化剂(双氧水，含臭氧的等离子水等)与酸(醋酸，盐酸，硝酸，硫酸等)混合液腐蚀SiGe的层2B，或者采用氧等离子干法刻蚀去除非晶碳、DLC的层2B。由于层2A、层3A、层3B与层2B材质均不同，因此图2C所示刻蚀过程中，绝缘层堆叠3A/3B不受刻蚀，而层2A则保留在相邻凹陷2R中形成垂悬结构。凹陷2R宽度(剩余第二牺牲层2B暴露侧壁与第一牺牲层2A暴露侧壁至沟道孔(中心)距离之差)小于等于沟道孔底部宽度的3倍、优选地小于等于1.5倍，以避免后续共形沉积出现孔洞。进一步的，凹陷2R的宽度大于等于最终器件(图2J)保留的第一牺牲层2A宽度的一半，以利于底部选择晶体管外延沟道的沉积。
[0042]如图2D所示，在沟道孔中形成栅极介质层4A和沟道层4B。
[0043]优选地，采用HDPCVD、UHVCVD、M0CVD、MBE、ALD等保形性和台阶覆盖率良好的沉积工艺形成绝缘介质层4A。栅极介质层4A包括多个子层(图中并未单独标出)，例如至少包括隧穿层、存储层、阻挡层，阻挡层直接接触沟道孔3T/2T侧壁的绝缘层堆叠3A/3B以及牺牲层堆叠2A/2B，隧穿层最靠近深孔2T中心轴线并接触后续沉积的沟道层6。其中隧穿层包括3102或高1^材料，其中高1^材料包括但不限于氮化物(例如3114故、11?、金属氧化物(主要为副族和镧系金属元素氧化物，例如]^0、厶1203、了3205、1102、2110、2“2、!^02、0602、￥203、La203)、氮氧化物(如S1N、HfS1N)、钙钛矿相氧化物(例如PbZrxTii—x03(PZT)、BaxSn—xTi03(BST))等，隧穿层可以是上述材料的单层结构或多层堆叠结构。存储层是具有电荷俘获能力的介质材料“歹抄阳⑴^^^丨^^^切^^^等及其组合’同样可以是上述材料的单层结构或多层堆叠结构。阻挡层可以是氧化硅、氧化铝、氧化铪等介质材料的单层结构或多层堆叠结构。在本发明一个实施例中，栅极介质层4A例如是氧化硅、氮化硅、氧化硅组成的0N0结构。
[0044]随后HDPCVD、UHVCVD、M0CVD、MBE、ALD等保形性和台阶覆盖率良好的沉积工艺在沟道孔中进一步沉积沟道层4B。沟道层4B材料例如为单晶硅、非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶锗等1￥族单质，也可以选自1￥族、111-￥族或11-￥1族化合物半导体，诸如3166、31:(:、3166:(:、Ge、GeSn、InSn、InN、InP、GaN、GaP、GaSn、GaAs等及其组合。在本发明图2D所示一个实施例中，沟道层4B的沉积方式为局部填充沟道孔3T/2T的侧壁和底部而形成为具有空气隙4C的中空柱形。在本发明图中未示出的其他实施例中，选择沟道层4B的沉积方式以完全或者局部填充沟道孔3T/2T，形成实心柱、空心环、或者空心环内填充绝缘层(未示出)的核心-外壳结构。沟道层4B的水平截面的形状与沟道孔3T/2T类似并且优选地共形，可以为实心的矩形、方形、菱形、圆形、半圆形、椭圆形、三角形、五边形、五角形、六边形、八边形等等各种几何形状，或者为上述几何形状演化得到的空心的环状、桶状结构(并且其内部可以填充绝缘层)。优选地，对于空心的柱状沟道层4B结构，可以进一步在沟道层4B内侧填充绝缘隔离层4C，例如通过LPCVD、PECVD、HDPCVD等工艺形成例如氧化硅材质的层4C，用于支撑、绝缘并隔离沟道层4B。
[0045]此后，在沟道层4B顶部沉积漏区(未示出)。优选地，采用与沟道层材质(晶格常数)相同或者相近(例如与Si相近的材质非晶S1、多晶S1、SiGe、SiC等，以便微调晶格常数而提高载流子迀移率，从而控制单元器件的驱动性能)的材质沉积在沟道孔3T/2T的顶部而形成存储器件单元晶体管的漏区。自然，如果沟道层4B为完全填充的实心结构，则沟道层在整个器件顶部的部分则构成相应的漏区而无需额外的漏区沉积步骤。在本发明其他实施例中，漏区也可以为金属、金属氮化物、金属硅化物，例如W、WN、WSi等任一种或其组合，构成金半接触而在顶部形成肖特基型器件。
[0046]如图2E所示，刻蚀栅极连线开孔1T，直至露出衬底1。通过涂覆光刻胶图形(未示出)，采用各向异性的干法刻蚀工艺，逐层刻蚀绝缘层堆叠3A/3B和牺牲层堆叠2A/2B，露出衬底1的顶面，同时也暴露了第一牺牲层2A与剩余的第二牺牲层2B的侧面。
[0047]如图2F所示，通过栅极连线开孔1T，选择性刻蚀，完全去除剩余的所有第二牺牲层2B。针对第二牺牲层2B的材质优选采用湿法腐蚀，例如KOH、TMAH腐蚀多晶硅的层2B。此外也可以采用氧等离子干法刻蚀去除非晶C、DLC的层2B。去除了所有第二牺牲层2B之后，在相邻的第一牺牲层2A之间留下横向的凹陷2R’，暴露了栅极介质层4A。
[0048]如图2G所示，通过横向的凹陷2R’，选择性刻蚀去除暴露的栅极介质层4A，直至露出沟道层4B的侧面。例如HF酸针对氧化硅的层4A，HF酸和热磷酸交替使用针对0N0结构的层4Α等。
[0049]如图2Η所示，HDPCVD、UHVCVD、M0CVD、MBE、ALD等保形性和台阶覆盖率良好的沉积工艺或者外延工艺，在凹陷2