專利名稱:具有豎直型溝道的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，且更具體地，涉及一種具有豎直型溝道的半導(dǎo)體器件和用于制造該器件的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，單元電荷的增加和刷新特性的改善與動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)器件的可靠性具有直接的關(guān)系。
此外，DRAM器件使用具有水平型溝道的單元。圖1示出具有水平型溝道的常規(guī)單元結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。具有水平型單元的單元結(jié)構(gòu)被稱為水平溝道單元。
如圖1中所示，多個柵線形成在襯底111之上，所述多個柵線中的每個通過將柵氧化物層112、柵氧化物層113和柵硬掩模114順序堆疊而形成。多個柵間隔物115形成在柵線的側(cè)壁上，并且多個源/漏區(qū)116A和116B在鄰近于柵線的襯底111中形成。位線BL連接到源/漏區(qū)116A，且多個存儲節(jié)點(diǎn)SN連接到源/漏區(qū)116B。
在圖1中所示的水平溝道單元中，水平型溝道長度‘H-CH’在水平方向上形成在柵電極113之下。
然而，在使用具有100nm或更短的柵寬度的水平型單元的DRAM器件中，單元尺寸變得更小，且單元的溝道長度變得更短。因此，DRAM器件的刷新特性變得劣化，并且柵寬度變得更小。結(jié)果，單元的工作電壓難以控制，且單元電流減小。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種具有豎直型溝道的半導(dǎo)體器件，其能夠克服根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則而由溝道長度所引起的限制，并能夠通過增加單元電流來穩(wěn)定地操作單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在該表面區(qū)以下所形成的第一凹陷，該有源區(qū)沿著第一方向延伸；器件隔離結(jié)構(gòu)，提供在該有源區(qū)的邊緣上；柵線，其沿著正交于第一方向的第二方向橫越在該有源區(qū)的表面區(qū)之上；第二凹陷，形成在該器件隔離結(jié)構(gòu)中，以將柵線的給定部分容納到該第二凹陷中；第一結(jié)區(qū)，形成在第一凹陷之下的有源區(qū)中且在柵線的第一側(cè)；以及第二結(jié)區(qū)，形成在柵線的第二側(cè)且在第一結(jié)區(qū)以上，其中第一和第二結(jié)區(qū)限定了沿著橫向和豎向延伸的豎直型溝道。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在該表面區(qū)的兩側(cè)所形成的第一凹陷，該有源區(qū)沿著第一方向延伸；圍繞該有源區(qū)的器件隔離結(jié)構(gòu)；一對柵線，其在垂直于第一方向的第二方向上沿著該有源區(qū)的表面區(qū)延伸；多個第二凹陷，形成在該柵線之下的器件隔離結(jié)構(gòu)中，且包括填充到第二凹陷中的柵線的給定部分；多個第一結(jié)區(qū)，形成在第一凹陷之下的有源區(qū)中；以及第二結(jié)區(qū)，形成在柵線之間的表面區(qū)中，其中第二結(jié)區(qū)與多個第一結(jié)區(qū)限定了在柵線之下的至少兩個豎直型溝道。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括在溝槽型中形成器件隔離結(jié)構(gòu)，以在襯底上限定有源區(qū)；將在該器件隔離結(jié)構(gòu)中柵線橫越的部分蝕刻到特定深度，以形成多個第一凹陷；形成填充第一凹陷且橫越在有源區(qū)之上的一對柵線；將在柵線之間的有源區(qū)的部分蝕刻到特定深度，以形成第二凹陷；以及進(jìn)行離子注入工藝，以在第二凹陷之下形成第一結(jié)區(qū)并在有源區(qū)的表面區(qū)中在柵線的各側(cè)形成第二結(jié)區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底的預(yù)定部分中形成溝槽型的器件隔離層，以限定有源區(qū)；將在該器件隔離層中柵線橫越的預(yù)定部分蝕刻到特定深度，以形成多個第一凹陷；形成填充第一凹陷且橫越在有源區(qū)之上的一對柵線；蝕刻在所述柵線的一側(cè)存儲節(jié)點(diǎn)接觸的有源區(qū)的部分，以形成多個第二凹陷；以及執(zhí)行離子注入工藝，以在第二凹陷之下形成多個第一結(jié)區(qū)，并在柵線之間的有源區(qū)的部分中形成第二結(jié)區(qū)，第二結(jié)區(qū)和位線接觸。
根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在該表面區(qū)之下所形成的第一凹陷，該有源區(qū)沿著第一方向延伸。器件隔離結(jié)構(gòu)提供在有源區(qū)的邊緣上。柵線沿著正交于第一方向的第二方向橫越在該有源區(qū)的表面區(qū)之上。第二凹陷形成在器件隔離結(jié)構(gòu)中，以將柵線的給定部分容納到第二凹陷中。第一結(jié)區(qū)形成在第一凹陷之下的有源區(qū)中且在柵線的第一側(cè)。第二結(jié)區(qū)形成在柵線的第二側(cè)且在第一結(jié)區(qū)以上。第一和第二結(jié)區(qū)限定了沿著橫向和豎向延伸的豎直型溝道。
本發(fā)明的以上和其它的特征將關(guān)于下面的結(jié)合附圖所給出的實(shí)施例的說明而變得被更好理解，在附圖中圖1圖示了具有水平型溝道的常規(guī)單元的橫截面視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元的頂視圖；圖3A說明了沿著圖2中的線I-I′所獲得的單元的橫截面視圖；圖3B提供了沿著圖2中的線II-II′所獲得的單元的橫截面視圖；圖4A至4E是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于制造具有豎直型溝道的單元的方法的橫截面視圖；圖5A圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元的透視圖；圖5B表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的豎直型溝道的透視圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元的頂視圖；圖7A提供了沿著圖6中的線I-I′所獲得的單元的橫截面視 圖7B說明了沿著圖6中的線II-II′所獲得的單元的橫截面視圖；圖8A至8E是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于制造具有豎直型溝道的單元的方法的橫截面視圖；圖9A圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元的透視圖；以及圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的豎直型溝道的透視圖。
具體實(shí)施方式圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元的頂視圖。圖3A說明了沿著圖2中的線I-I′所獲得的單元的橫截面視圖，以及圖3B提供了沿著圖2中的線II-II′所獲得的單元的橫截面視圖。
在下文中，將具有限定了明顯的豎直電流路徑的豎直型溝道的半導(dǎo)體存儲器件稱為“豎直溝道器件”。豎直溝道器件包括多個存儲單元，例如，上百萬個單元。因此，術(shù)語“豎直溝道單元”用于表示豎直溝道器件的一部分。
參考圖2與圖3A和3B，豎直溝道器件被限定在半導(dǎo)體襯底221上。豎直溝道器件包括有源區(qū)223，該有源區(qū)223具有多個表面區(qū)230B和低于表面區(qū)230B的第一凹陷230A。在本實(shí)施例中，表面區(qū)230B限定了襯底221的上表面。第一凹陷230A通過在襯底221中蝕刻給定深度的溝槽來形成。
豎直溝道器件包括器件隔離層222，其圍繞有源區(qū)223；至少一對柵電極(也公知為柵線)227，其在垂直于有源區(qū)223的方向上橫越在有源區(qū)223的表面區(qū)230B之上；多個第二凹陷225，形成在柵電極227之下的器件隔離層222中，并且包括填充第二凹陷225的柵電極227的部分。
位線結(jié)區(qū)232A形成在第一凹陷區(qū)230A之下的有源區(qū)223中且接觸位線。多個存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)232B形成在對應(yīng)柵電極227的一側(cè)的表面區(qū)230B中，且接觸存儲節(jié)點(diǎn)。
多個柵間隔物231形成在柵線的側(cè)壁之上。柵氧化物層226形成在柵電極227之下且在襯底221之上。柵硬掩模228形成在柵電極227以上。
在以上所說明的結(jié)構(gòu)中，豎直溝道器件的豎直型溝道長度‘V-CH’被限定在柵電極227之下的存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)232B和位線結(jié)區(qū)232A之間。
圖4A至4E是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于制造具有豎直型溝道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面視圖。與圖2中的線I-I′相關(guān)的橫截面視圖在左側(cè)提供。與圖2中的線II-II′相關(guān)的橫截面視圖在右側(cè)提供。
如圖4A中所示，多個溝槽型器件隔離層422形成在襯底421中。有源區(qū)423由器件隔離層422來限定。通過使用淺溝槽隔離(STI)工藝將有源區(qū)形成為島型。
如圖4B中所示，將光致抗蝕層形成在以上所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之上，且通過執(zhí)行曝光工藝和顯影工藝來圖案化，以形成第一光致抗蝕圖案424。光致抗蝕圖案424是通過反轉(zhuǎn)用于圖案化隨后的柵電極的柵掩模而形成的掩模，且其橫越有源區(qū)423的上部。相應(yīng)地，在第一光致抗蝕圖案424之間的多個第一開口424A具有線型結(jié)構(gòu)，其使待形成隨后的柵電極的部分暴露。
通過使用第一光致抗蝕圖案424作為蝕刻掩模，將由第一開口424A所暴露的器件隔離層422的預(yù)定部分蝕刻，以形成多個第一凹陷425。用以形成第一凹陷425的蝕刻工藝通過使用對器件隔離層422進(jìn)行選擇性蝕刻的氣體來進(jìn)行，其中用基于氧化物的層形成器件隔離層422。例如，可以使用從包括四氟甲烷(CF4)、八氟丙烷(C3F8)和三氟甲烷(CHF3)的組中所選擇的基于氟代烴(fluorocarbon-based)的氣體。因?yàn)樵谟糜谛纬傻谝话枷?25的蝕刻工藝中所使用的氣體需要具有對基于硅的有源區(qū)423的高蝕刻選擇性，因此也可以使用C3F8或CHF3。
如圖4C中所示，第一光致抗蝕圖案424被剝離，且形成柵氧化物層426。然后，多個柵電極427和多個柵硬掩模428順序地形成在第一凹陷425之上，且然后，進(jìn)行柵圖案化工藝以形成橫越在有源區(qū)423之上的多個線型柵線。
柵電極427以多晶硅或多晶硅和硅化鎢的堆疊結(jié)構(gòu)來形成。柵電極427充分地填充第一凹陷425，并可附加地進(jìn)行平坦化工藝。利用氮化硅層在平坦化的柵電極427之上形成柵硬掩模428。
在形成以上所說明的柵線期間，因?yàn)闁烹姌O427以填充第一凹陷425的結(jié)構(gòu)來形成，所以每一個柵電極427覆蓋有源區(qū)423的兩個側(cè)壁和有源區(qū)423的頂表面。
如圖4D中所示，光致抗蝕層形成在包括柵線的以上所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之上，并通過使用曝光工藝和顯影工藝來圖案化，以形成對在柵線之間的有源區(qū)423的表面進(jìn)行暴露的第二光致抗蝕圖案429。第二光致抗蝕圖案429的第二開口429A以暴露柵線的至少一側(cè)的結(jié)構(gòu)或以不暴露柵線的線型來形成。由第二開口429A所暴露的有源區(qū)和襯底分別提供有標(biāo)號423A和421A。相應(yīng)地，第二光致抗蝕圖案429覆蓋柵線的另一側(cè)或柵線的頂表面，并使接觸有源區(qū)423的器件隔離層422的預(yù)定部分和柵線之間暴露的有源區(qū)423A的表面暴露。
通過使用第二光致抗蝕圖案429作為蝕刻掩模將暴露的有源區(qū)423A蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成第二凹陷430A。盡管在后面做了解釋，第二凹陷430A的底部將是接觸位線的區(qū)，且除了第二凹陷430A之外的暴露的有源區(qū)423A的多個表面區(qū)430B將是接觸存儲節(jié)點(diǎn)的區(qū)。第二凹陷430A具有長軸(major axis)和短軸(minor axis)。第二凹陷430A在長軸方向上使器件隔離層422的側(cè)壁暴露，并在短軸方向上使暴露的有源區(qū)423A的側(cè)壁暴露。
在某些實(shí)施例中，第二凹陷430A形成得比第一凹陷425更薄以減小泄漏電流，柵電極427填充在第一凹陷425中。
結(jié)果，第二凹陷430A以預(yù)定的厚度形成在柵線之間。柵線之間的空間表示位線將被形成的區(qū)。因?yàn)橛靡孕纬傻诙枷?30A的蝕刻工藝選擇性地蝕刻由硅材料形成的襯底421，所以可以使用溴化氫(HBr)或氯(Cl2)氣。
如圖4E中所示，第二光致抗蝕圖案429被剝離以在柵線的側(cè)壁上形成多個柵間隔物431。更具體地，氮化硅層被形成，并然后經(jīng)受回蝕刻以形成柵間隔物431。在接觸第二凹陷430A的每個柵線的一側(cè)，柵間隔物431不僅覆蓋柵線的側(cè)壁，而且覆蓋第二凹陷430A的側(cè)壁。在表面區(qū)430B的上部中，間隔物431覆蓋柵線的側(cè)壁。
進(jìn)行使用進(jìn)一步包括柵線和柵間隔物431的離子注入阻擋或單獨(dú)的離子注入掩模(未示出)的離子注入工藝來形成多個源/漏區(qū)。通過對第二凹陷430A的底部進(jìn)行離子注入工藝而形成的源/漏區(qū)變成隨后的位線接觸的區(qū)，并因此將被稱為位線結(jié)區(qū)432A。通過對暴露的有源區(qū)423A的表面區(qū)430A進(jìn)行離子注入工藝而形成的源/漏區(qū)變成隨后的存儲節(jié)點(diǎn)接觸的區(qū)，并因此將被稱為存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)432B。在某些實(shí)施例中，位線結(jié)區(qū)432A和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)432B摻雜有N型雜質(zhì)。
如上所述，位線結(jié)區(qū)432A和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)432B形成在柵線之間，以形成單元晶體管。溝道區(qū)被限定在位線結(jié)區(qū)432A和相應(yīng)的存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)432B之間的暴露的有源區(qū)423A的表面之下。如圖所示，溝道區(qū)具有溝道長度‘V-CH’。溝道長度‘V-CH’長于常規(guī)的水平型溝道，即長第二凹陷430A的深度。此外，在常規(guī)的水平型單元中，單元區(qū)沿著水平方向來限定；然而，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，沿著兩個方向(即在水平方向和豎直方向上)形成該單元區(qū)，以形成豎直型結(jié)構(gòu)來增加單元區(qū)的尺寸。
圖5A圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有豎直型溝道的半導(dǎo)體器件的單元結(jié)構(gòu)的透視圖。圖5B表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的豎直型溝道的透視圖。
如圖5A和5B中所示，有源區(qū)523包括接觸位線結(jié)區(qū)532A的第一側(cè)壁523A、接觸存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)532B的第二側(cè)壁523B以及接觸柵電極527的頂表面523C、第三側(cè)壁523D和第四側(cè)壁523E。
柵電極527覆蓋有源區(qū)523的頂表面523C、第三側(cè)壁523D和第四側(cè)壁523E。位線結(jié)區(qū)532A和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)532B分別接觸第一側(cè)壁523A和第二側(cè)壁523B。
豎直型溝道形成有第一溝道V-CH1(見在第三側(cè)壁523D上的箭頭)和第二溝道V-CH2(見在第四側(cè)壁523E上的箭頭)。
其中柵線橫越的器件隔離層的部分被蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成第一凹陷。柵電極接觸第一凹陷的側(cè)壁。其中位線將接觸的柵線之間的區(qū)被蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成第二凹陷。對第二凹陷執(zhí)行離子注入工藝，以形成位線結(jié)區(qū)。因此可以形成豎直型溝道。
此外，豎直型溝道單元包括兩種溝道結(jié)構(gòu)。豎直型溝道單元使用第一凹陷提供的有源區(qū)的兩個側(cè)壁作為其溝道。因此可以增加單元電流，結(jié)果，可以減小有源區(qū)的深度，以減小單元工作電壓。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有豎直型溝道的豎直溝道器件的頂視圖。圖7A提供了沿著圖6中的線I-I′所獲得的單元的橫截面視圖，且圖7B說明了沿著圖6中的線II-II′所獲得的單元的橫截面視圖。
參考圖6和圖7A以及圖7B，豎直溝道器件包括有源區(qū)643，其具有表面區(qū)650B和多個低于表面區(qū)650B的第一凹陷650A；器件隔離層642，其圍繞有源區(qū)643；至少一對柵電極(也公知為柵線)647，其在正交于有源區(qū)643的方向上橫越在有源區(qū)643的表面區(qū)650B之上；多個第二凹陷645，形成在柵電極647之下的器件隔離層642中，且包括填充第二凹陷645的柵電極647的部分；多個存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)652A，其形成在第一凹陷650A之下的有源區(qū)643中，并接觸存儲節(jié)點(diǎn)；以及位線結(jié)區(qū)652B，其形成在柵電極647的一側(cè)的表面區(qū)650B中，并接觸位線。
多個柵間隔物651形成在柵線的側(cè)壁之上。柵氧化物層646形成在柵電極647之下。柵硬掩模648形成在柵電極647以上。
在上述結(jié)構(gòu)中，豎直型溝道長度‘V-CH’形成在柵電極647之下的存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)652A和位線結(jié)區(qū)652B之間。
圖8A至8E是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于制造具有豎直型溝道的器件的方法的橫截面視圖。與圖6中的線I-I′相關(guān)聯(lián)的橫截面視圖在左側(cè)提供。與圖6中的線II-II′相關(guān)聯(lián)的橫截面視圖在右側(cè)提供。
如圖8A中所示，多個溝槽型器件隔離層842形成在襯底841中。有源區(qū)843由器件隔離層842來限定。通過使用淺溝隔離(STI)工藝將有源區(qū)843形成為島型。
如圖8B中所示，光致抗蝕層形成在以上所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之上，且通過進(jìn)行曝光工藝和顯影工藝來圖案化，以形成第一光致抗蝕圖案844。光致抗蝕圖案844是通過將用以圖案化隨后的柵電極的柵掩模進(jìn)行反轉(zhuǎn)而形成的掩模，且橫越有源區(qū)843的上部。因此，在第一光致抗蝕圖案844之間的多個第一開口844A具有線型結(jié)構(gòu)，其將待形成隨后的柵電極的部分暴露。
通過使用第一光致抗蝕圖案844作為蝕刻掩模來蝕刻由第一開口844A所暴露的器件隔離層842的預(yù)定部分，以形成多個第一凹陷845。用以形成第一凹陷845的蝕刻工藝通過使用對器件隔離層842進(jìn)行選擇性蝕刻的氣體來進(jìn)行，其中用基于氧化物的層形成器件隔離層842。例如，可以使用從包括四氟甲烷(CF4)、八氟丙烷(C3F8)和三氟甲烷(CHF3)的組中所選擇的基于氟代烴的氣體。因?yàn)樵谟糜谛纬傻谝话枷?45的蝕刻工藝中所使用的氣體需要有對基于硅的有源區(qū)843的高的蝕刻選擇性，所以也可以使用C3F8或CHF3。
如圖8C中所示，第一光致抗蝕圖案844被剝離，且形成柵氧化物層846。然后，多個柵電極847和多個柵硬掩模848順序地形成在第一凹陷845之上，且然后，進(jìn)行柵圖案化工藝以形成橫越在有源區(qū)843之上的多個線型柵線。
柵電極847以多晶硅或多晶硅和硅化鎢的堆疊結(jié)構(gòu)來形成。柵電極847充分填充第一凹陷845，并可附加地進(jìn)行平坦化工藝。柵硬掩模848在平坦化的柵電極847之上以氮化硅層形成。
在形成以上所說明的柵線期間，因?yàn)闁烹姌O847填充第一凹陷845，柵電極847中的每個覆蓋有源區(qū)843的兩個側(cè)壁和有源區(qū)843的頂表面。
如圖8D中所示，光致抗蝕層形成在包括柵線的以上所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之上，并通過使用曝光工藝和顯影工藝來圖案化，以形成暴露在柵線之間的有源區(qū)843的表面的第二光致抗蝕圖案849。第二光致抗蝕圖案849的多個第二開口849A以暴露柵線的至少一側(cè)的結(jié)構(gòu)或以不暴露柵線的線型來形成。由第二開口849A所暴露的有源區(qū)和襯底分別提供有標(biāo)號843A和841A。相應(yīng)地，第二光致抗蝕圖案849覆蓋柵線的另一側(cè)或柵線的頂表面，并使接觸暴露的有源區(qū)843A的器件隔離層842的預(yù)定部分和柵線之間暴露的有源區(qū)843A的表面暴露。
通過使用第二光致抗蝕圖案849作為蝕刻掩模將暴露的有源區(qū)843A蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成多個第二凹陷850A。盡管在后面做了解釋，第二凹陷850A的底部將是接觸存儲節(jié)點(diǎn)的區(qū)，且除了第二凹陷850A之外的暴露的有源區(qū)843A的表面區(qū)850B將是接觸位線的區(qū)。
在某些實(shí)施例中，第二凹陷850A形成得比第一凹陷845更薄以減小泄漏電流，柵電極847被填充到所述第一凹陷845中。
結(jié)果，第二凹陷850A中每個以預(yù)定的厚度形成在柵電極847中每個的一側(cè)。其中形成第二凹陷850A的區(qū)表示待形成存儲節(jié)點(diǎn)的區(qū)。因?yàn)橛靡孕纬傻诙枷?50A的蝕刻工藝選擇性地蝕刻利用硅材料形成的襯底841，所以可以使用溴化氫(HBr)或氯(Cl2)氣。
如圖8E中所示，第二光致抗蝕圖案849被剝離以在柵線的側(cè)壁上形成多個柵間隔物851。更具體地，氮化硅層被形成，并然后經(jīng)受回蝕刻以形成柵間隔物851。在接觸第二凹陷850A的柵線的橫向側(cè)中，柵間隔物851不僅覆蓋柵線的側(cè)壁，而且覆蓋第二凹陷850A的側(cè)壁。在位線將與其接觸的表面區(qū)850B的上部中，間隔物850覆蓋柵線的側(cè)壁。
執(zhí)行使用進(jìn)一步包括柵線和柵間隔物851的離子注入阻擋或單獨(dú)的離子注入掩模(未示出)的離子注入工藝，以形成多個源/漏區(qū)。通過對第二凹陷850A的底部進(jìn)行離子注入工藝而形成的源/漏區(qū)變成隨后存儲節(jié)點(diǎn)接觸的區(qū)，并因此將被稱作存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)852A。通過對暴露的有源區(qū)843A的表面區(qū)850B進(jìn)行離子注入工藝而形成的源/漏區(qū)變成隨后位線接觸的區(qū)，并因此將被稱作位線結(jié)區(qū)852B。在一些實(shí)施例中，位線結(jié)區(qū)852B和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)852A以N型雜質(zhì)摻雜。
如上所述，位線結(jié)區(qū)852B和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)852A形成在柵線之間，以形成單元晶體管。溝道區(qū)被限定在位線結(jié)區(qū)852B和相應(yīng)的存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)852A之間的有源區(qū)843的表面之下。如圖所示，溝道區(qū)具有溝道長度‘V-CH’。溝道長度‘V-CH’比常規(guī)的水平型單元的溝道長度長第二凹陷850A的深度。常規(guī)的水平型單元具有沿著水平方向限定的單元區(qū)；然而，在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，單元區(qū)沿著兩個方向(即沿著水平和豎直方向)來限定，以形成用以增加該單元區(qū)的尺寸的豎直型結(jié)構(gòu)。
圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有豎直型溝道的單元結(jié)構(gòu)的透視圖。圖9B表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的豎直型溝道的透視圖。
如圖9A和9B中所示，有源區(qū)953包括與位線結(jié)區(qū)952B接觸的第一側(cè)壁943A、與存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)952A接觸的第二側(cè)壁943B以及與柵電極947接觸的頂表面943C、第三側(cè)壁943D和第四側(cè)壁943E。
柵電極947覆蓋有源區(qū)943的頂表面943C、第三側(cè)壁943D和第四側(cè)壁943E。位線結(jié)區(qū)952B和存儲節(jié)點(diǎn)結(jié)區(qū)952A分別接觸第一側(cè)壁943A和第二側(cè)壁943B。
豎直型溝道形成有第一溝道V-CH1(見在第三側(cè)壁943D上的箭頭)和第二溝道V-CH2(見在第四側(cè)壁943E上的箭頭)。
在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，其中柵線橫越的器件隔離層的部分被蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成第一凹陷。柵電極接觸第一凹陷的側(cè)壁。位線將接觸的柵線之間的區(qū)被蝕刻到預(yù)定的厚度，以形成第二凹陷。對第二凹陷執(zhí)行離子注入工藝，以形成位線結(jié)區(qū)。從而可以形成豎直型溝道。
此外，豎直型溝道單元包括兩個溝道結(jié)構(gòu)。豎直型溝道單元使用第一凹陷提供的有源區(qū)的兩個側(cè)壁作為它的溝道。因此可以增加單元電流，結(jié)果，可以減小有源區(qū)的深度，以減小單元工作電壓。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，單元的溝道在豎直方向上形成。可以增加溝道長度，并可以改善刷新特性。
此外，溝道通過有源區(qū)的兩個側(cè)壁來形成。因此，可以增加單元電流并可以減小有源區(qū)的深度以減小單元工作電壓。結(jié)果，單元可以穩(wěn)定地工作。
本申請包含于2005年12月28日向韓國專利局提交的韓國專利申請No.KR 2005-0132568的主題，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
雖然已經(jīng)關(guān)于某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，在不背離如在下面的權(quán)利要求
中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在所述表面區(qū)之下所形成的第一凹陷，所述有源區(qū)沿著第一方向延伸；器件隔離結(jié)構(gòu)，其提供在所述有源區(qū)的邊緣上；柵線，其沿著正交于所述第一方向的第二方向橫越在所述有源區(qū)的所述表面區(qū)之上；第二凹陷，其形成在所述器件隔離結(jié)構(gòu)中，以將所述柵線的給定部分容納到所述第二凹陷中；第一結(jié)區(qū)，其形成在所述第一凹陷之下的所述有源區(qū)中且在所述柵線的第一側(cè)；以及第二結(jié)區(qū)，其形成在所述柵線的第二側(cè)且在所述第一結(jié)區(qū)以上，其中所述第一和第二結(jié)區(qū)限定了沿著橫向和豎向延伸的豎直型溝道。
2.如權(quán)利要求
1的半導(dǎo)體器件，其中所述第二凹陷形成在所述柵線之下的所述有源區(qū)的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求
1的半導(dǎo)體器件，其中所述第二結(jié)形成在所述有源區(qū)的所述表面區(qū)上。
4.如權(quán)利要求
1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一結(jié)區(qū)接觸位線，并且所述第二結(jié)區(qū)接觸存儲節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求
4的半導(dǎo)體器件，其中所述第一結(jié)區(qū)和所述第二結(jié)區(qū)以N型雜質(zhì)摻雜。
6.如權(quán)利要求
1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一凹陷的深度小于所述第二凹陷的深度，且所述第二凹陷的深度小于所述器件隔離結(jié)構(gòu)的深度。
7.一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在所述表面區(qū)的兩側(cè)所形成的第一凹陷，所述有源區(qū)沿著第一方向延伸；圍繞所述有源區(qū)的器件隔離結(jié)構(gòu)；一對柵線，其在垂直于所述第一方向的第二方向上沿著所述有源區(qū)的所述表面區(qū)延伸；多個第二凹陷，其形成在所述柵線之下的所述器件隔離結(jié)構(gòu)中，且包括被填充到所述第二凹陷中的所述柵線的給定部分；多個第一結(jié)區(qū)，其形成在所述第一凹陷之下的所述有源區(qū)中；以及第二結(jié)區(qū)，其形成在所述柵線之間的所述表面區(qū)中，其中所述第二結(jié)區(qū)與所述多個第一結(jié)區(qū)限定了在所述柵線之下的至少兩個豎直型溝道。
8.如權(quán)利要求
7的半導(dǎo)體器件，其中所述第二凹陷形成在所述柵線之下的所述有源區(qū)的兩側(cè)中。
9.如權(quán)利要求
8的半導(dǎo)體器件，其中所述有源區(qū)的每個側(cè)壁是所述第二凹陷中每個的側(cè)壁。
10.如權(quán)利要求
7的半導(dǎo)體器件，其中所述第一結(jié)區(qū)中的每個接觸存儲節(jié)點(diǎn)，且所述第二結(jié)區(qū)接觸位線。
11.如權(quán)利要求
10的半導(dǎo)體器件，其中所述第一結(jié)區(qū)和所述第二結(jié)區(qū)以N型雜質(zhì)摻雜。
12.如權(quán)利要求
7的半導(dǎo)體器件，其中所述第一凹陷中每個的深度小于所述第二凹陷中每個的深度，且所述第二凹陷中每個的深度小于所述器件隔離層的深度。
13.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在溝槽型中形成器件隔離結(jié)構(gòu)，以在襯底上限定有源區(qū)；將在所述器件隔離結(jié)構(gòu)中柵線橫越的部分蝕刻到特定深度，以形成多個第一凹陷；形成填充所述第一凹陷且橫越在所述有源區(qū)之上的一對柵線；將在所述柵線之間的所述有源區(qū)的一部分蝕刻到特定深度，以形成第二凹陷；以及進(jìn)行離子注入工藝，以在所述第二凹陷之下形成第一結(jié)區(qū)以及在所述有源區(qū)的表面區(qū)中的所述柵線的各側(cè)形成第二結(jié)區(qū)。
14.如權(quán)利要求
13的方法，進(jìn)一步包括在進(jìn)行所述離子注入工藝之前，在所述柵線的側(cè)壁之上形成多個柵間隔物。
15.如權(quán)利要求
14的方法，其中所述柵間隔物中的一些形成在所述第二結(jié)區(qū)之上的所述柵線的一個側(cè)壁上，且剩余的柵間隔物不僅形成在所述柵線的另一側(cè)壁上，還形成在所述第一結(jié)區(qū)的上部中的所述第二凹陷的側(cè)壁上。
16.如權(quán)利要求
13的方法，其中所述第一凹陷的形成包括形成第一光致抗蝕圖案，其具有使在所述器件隔離層之上所述柵線橫越的部分暴露的多個開口；通過使用所述第一光致抗蝕圖案作為蝕刻掩模來選擇性地蝕刻在所述開口之下暴露的所述器件隔離層，以形成所述第一凹陷；以及去除所述第一光致抗蝕圖案。
17.如權(quán)利要求
16的方法，其中在蝕刻所述器件隔離層期間，所述第一凹陷的形成使用對所述有源區(qū)具有高蝕刻選擇性的氣體。
18.如權(quán)利要求
13的方法，其中所述第二凹陷的形成包括在所述柵線之上形成第二光致抗蝕圖案，該第二光致抗蝕圖案使所述柵線之間的所述有源區(qū)的部分暴露；通過使用所述第二光致抗蝕圖案作為蝕刻掩模來將所述有源區(qū)的暴露部分選擇性地蝕刻到預(yù)定的深度；以及去除所述第二光致抗蝕圖案。
19.如權(quán)利要求
18的方法，其中在蝕刻所述有源區(qū)的暴露部分期間，所述第二凹陷的形成使用對所述器件隔離層具有高蝕刻選擇性的氣體。
20.如權(quán)利要求
13的方法，其中所述第一結(jié)區(qū)是位線接觸的結(jié)區(qū)，并且所述第二結(jié)區(qū)中的每個是存儲節(jié)點(diǎn)接觸的結(jié)區(qū)。
21.如權(quán)利要求
20的半導(dǎo)體器件，其中所述第一結(jié)區(qū)和所述第二結(jié)區(qū)以N型雜質(zhì)摻雜。
22.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底的預(yù)定的部分中形成溝槽型的器件隔離層，以限定有源區(qū)；將在所述器件隔離層中所述柵線橫越的預(yù)定部分蝕刻到特定深度，以形成多個第一凹陷；形成填充所述第一凹陷且在所述有源區(qū)之上橫越的一對柵線；蝕刻在所述柵線的一側(cè)存儲節(jié)點(diǎn)接觸的所述有源區(qū)的部分，以形成多個第二凹陷；以及進(jìn)行離子注入工藝，以在所述第二凹陷之下形成多個第一結(jié)區(qū)，并在所述柵線之間的所述有源區(qū)的部分中形成第二結(jié)區(qū)，所述第二結(jié)區(qū)接觸位線。
23.如權(quán)利要求
22的方法，進(jìn)一步包括在所述柵線的側(cè)壁上形成多個柵間隔物。
24.如權(quán)利要求
23的方法，其中所述柵間隔物中的一些形成在所述第二結(jié)區(qū)之上的所述柵線的一個側(cè)壁上，且剩余的柵間隔物不僅形成在所述柵線的另一側(cè)壁上，還形成在所述第二凹陷的一個側(cè)壁上。
25.如權(quán)利要求
22的方法，其中所述第一凹陷的形成包括形成第一光致抗蝕圖案，其具有使在所述器件隔離層之上所述柵線橫越的部分暴露的多個開口；通過使用所述第一光致抗蝕圖案作為蝕刻掩模來選擇性地蝕刻在所述開口之下暴露的所述器件隔離層，以形成所述第一凹陷；以及去除所述第一光致抗蝕圖案。
26.如權(quán)利要求
25的方法，其中在蝕刻所述器件隔離層期間，所述第一凹陷的形成通過使用對所述有源區(qū)具有高蝕刻選擇性的氣體來進(jìn)行。
27.如權(quán)利要求
22的方法，其中所述第二凹陷的形成包括在所述柵線之上形成第二光致抗蝕圖案，該第二光致抗蝕圖案使所述柵線之間的所述有源區(qū)的部分暴露；通過使用所述第二光致抗蝕圖案作為蝕刻掩模來選擇性地使所述有源區(qū)的暴露部分蝕刻到預(yù)定的深度；以及去除所述第二光致抗蝕圖案。
28.如權(quán)利要求
27的方法，其中在蝕刻所述有源區(qū)的暴露部分期間，所述第二凹陷的形成使用對所述器件隔離層具有高蝕刻選擇性的氣體。
29.如權(quán)利要求
22的方法，其中所述第一結(jié)區(qū)和所述第二結(jié)區(qū)以N型雜質(zhì)摻雜。
專利摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)，其包括表面區(qū)和在該表面區(qū)之下所形成的第一凹陷，該有源區(qū)沿著第一方向延伸；器件隔離結(jié)構(gòu)，其被提供在有源區(qū)的邊緣上；柵線，其沿著正交于第一方向的第二方向橫越在有源區(qū)的表面區(qū)之上；第二凹陷，其形成在器件隔離結(jié)構(gòu)中，以將柵線的給定部分容納到第二凹陷中；第一結(jié)區(qū)，其形成在第一凹陷之下的有源區(qū)中且在柵線的第一側(cè)；以及第二結(jié)區(qū)，其形成在柵線的第二側(cè)且在第一結(jié)區(qū)以上，其中第一和第二結(jié)區(qū)限定了沿著橫向和豎向延伸的豎直型溝道。
文檔編號H01L21/336GK1992278SQ200610138516
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月7日
發(fā)明者樸靖雨 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan