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半導(dǎo)體裝置、存儲(chǔ)器電路、半導(dǎo)體裝置制造方法

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半導(dǎo)體裝置、存儲(chǔ)器電路、半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包含第一擴(kuò)散部分(22)、第二擴(kuò)散部分(21)、溝道部分(23)、柵極部分(24)和應(yīng)力施加部分(31、32或33)。在具有凹槽(10A)的半導(dǎo)體層(10)中,第一擴(kuò)散部分(22)形成在凹槽(10A)的底部處或附近,第二擴(kuò)散部分(21)形成在凹槽(10A)的上端處,且溝道部分(23)形成在第一擴(kuò)散部分(22)與第二擴(kuò)散部分(21)之間。柵極部分(24)在與溝道部分(23)相對(duì)的位置處埋入在凹槽(10A)中。應(yīng)力施加部分(31、32或33)在垂直于半導(dǎo)體層(10)的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分(23)。
【專利說(shuō)明】
半導(dǎo)體裝置、存儲(chǔ)器電路、半導(dǎo)體裝置制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及晶體管的溝道形成在垂直于襯底表面的方向上的半導(dǎo)體裝置以及包含所述半導(dǎo)體裝置的存儲(chǔ)器電路。此外,本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去,LSI的性能已隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步根據(jù)比例定律和摩爾定律通過(guò)設(shè)計(jì)收縮而提高。雖然20nm節(jié)點(diǎn)和14nm節(jié)點(diǎn)當(dāng)前正在研發(fā)之中,但迫切需要抑制晶體管的短溝道特性。例如,短溝道特性的降級(jí)可在備用期間由于亞閾值漏電而導(dǎo)致漏電流的增大。漏電流具體來(lái)說(shuō)在SRAM和其它存儲(chǔ)器中是主要問(wèn)題。因此,近年來(lái),迫切的任務(wù)是通過(guò)將易失性存儲(chǔ)器替換為非易失性存儲(chǔ)器來(lái)降低電力消耗,且各種非易失性存儲(chǔ)器正在研發(fā)之中。明確地說(shuō),對(duì)實(shí)現(xiàn)高速寫(xiě)入和讀取的自旋轉(zhuǎn)移力矩-磁性隧道結(jié)(STT-MTJ)的期待不斷增長(zhǎng)。
[0003]對(duì)于高速寫(xiě)入來(lái)說(shuō),重要的是提高選擇晶體管的性能。一般來(lái)說(shuō),對(duì)寫(xiě)入的響應(yīng)性和保留特性呈權(quán)衡的關(guān)系。因此,具有高性能的晶體管的應(yīng)用使得可以選擇具有高保留特性的材料作為MTJ的材料,進(jìn)而也作為存儲(chǔ)器而確保性能穩(wěn)定性。
[0004]為了提高晶體管特性,例如,在專利文獻(xiàn)I中提出了在垂直于襯底表面的方向上設(shè)置晶體管的溝道。
[0005]引用文獻(xiàn)列表
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)第2004-214457號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而,為了解決設(shè)計(jì)收縮,需要進(jìn)一步改進(jìn)。
[0009]因此需要提供半導(dǎo)體、存儲(chǔ)器電路和半導(dǎo)體裝置的制造方法,它們使得可以在提高晶體管特性的同時(shí)解決設(shè)計(jì)收縮。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包含第一擴(kuò)散部分、第二擴(kuò)散部分、溝道部分、柵極部分、第一電極部分、第二電極部分、第三電極部分和應(yīng)力施加部分。第一擴(kuò)散部分形成在具有凹槽的半導(dǎo)體層中,且形成在凹槽的底部處或附近。第二擴(kuò)散部分形成在半導(dǎo)體層中的凹槽的上端處。溝道部分在半導(dǎo)體層中形成在第一擴(kuò)散部分與第二擴(kuò)散部分之間。柵極部分在與溝道部分相對(duì)的位置處埋入在凹槽中。第一電極部分電耦接到第一擴(kuò)散部分,且設(shè)置在半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬?。第二電極部分電耦接到第二擴(kuò)散部分,且設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬稀5谌姌O部分電耦接到柵極部分,且設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬?。?yīng)力施加部分被配置成在垂直于半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器電路包含開(kāi)關(guān)元件以及非易失性元件和易失性元件中的一者。開(kāi)關(guān)元件被配置成控制流過(guò)非易失性元件和易失性元件中的一者的電流。開(kāi)關(guān)元件包含與前述半導(dǎo)體裝置的組件相同的組件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法包含以下四個(gè)步驟:
[0013](I)在具有凹槽的半導(dǎo)體層中穿過(guò)凹槽形成第一擴(kuò)散部分且形成第二擴(kuò)散部分,進(jìn)而在第一擴(kuò)散部分與第二擴(kuò)散部分之間形成溝道部分,第一擴(kuò)散部分形成在凹槽的底部處,且第二擴(kuò)散部分形成在凹槽的上端處;
[0014](2)在包含凹槽的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成柵極絕緣膜,接著形成柵極部分且移除柵極絕緣膜的從凹槽突起的部分,柵極絕緣膜由具有比氧化硅的相對(duì)介電常數(shù)高的相對(duì)介電常數(shù)的高k材料制成,且柵極部分由金屬材料制成且在凹槽中形成在與溝道部分相對(duì)的位置處;
[0015](3)形成應(yīng)力施加部分,應(yīng)力施加部分被配置成在垂直于半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分;以及
[0016](4)形成第一電極部分、第二電極部分以及第三電極部分,第一電極部分設(shè)置在半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬锨译婑罱拥降谝粩U(kuò)散部分,第二電極部分設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥降诙U(kuò)散部分,且第三電極部分設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥綎艠O部分。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置、存儲(chǔ)器電路和半導(dǎo)體裝置的制造方法中,第一擴(kuò)散部分、溝道部分和第二擴(kuò)散部分沿著垂直于半導(dǎo)體層的方向而設(shè)置,且柵極部分埋入在凹槽中的埋入式柵極垂直晶體管設(shè)置在半導(dǎo)體層中。這使得可以相比所有電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬系木w管而提高晶體管特性。此外,設(shè)置了應(yīng)力施加部分。應(yīng)力施加部分在垂直于半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分。這使得可以進(jìn)一步提高晶體管特性。此外,電耦接到第二擴(kuò)散部分的第二電極部分以及電耦接到柵極部分的第三電極部分設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬?,且電耦接到第一擴(kuò)散部分的第一電極部分設(shè)置在半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬?。這使得可以相比所有電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬系木w管而減小占據(jù)面積。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置、存儲(chǔ)器電路和半導(dǎo)體裝置的制造方法,應(yīng)力施加部分是針對(duì)埋入式柵極垂直晶體管而設(shè)置,且垂直晶體管的電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)群秃蟊砻嫔?。這使得可以在提高晶體管特性的同時(shí)解決設(shè)計(jì)收縮。應(yīng)注意,此處所述的效果是非限制性的。本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的效果可為本公開(kāi)中所述的效果中的一者或更多者。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的透視圖。
[0020]圖2是圖1中的半導(dǎo)體裝置沿著線A-A'截取的橫截面圖。
[0021]圖3是圖1中的半導(dǎo)體裝置沿著線B-B'截取的橫截面圖。
[0022]圖4是圖2中的半導(dǎo)體裝置沿著線C-C'截取的橫截面圖。
[0023]圖5是由半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬纤O(shè)置的應(yīng)力施加膜施加到溝道部分的應(yīng)力的實(shí)例的概念圖。
[0024]圖6是由半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬纤O(shè)置的應(yīng)力施加膜施加到溝道部分的應(yīng)力的實(shí)例的概念圖。
[0025]圖7是由元件隔離膜施加到溝道部分的應(yīng)力的實(shí)例的概念圖。
[0026]圖8是由半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)群秃蟊砻鎮(zhèn)壬纤O(shè)置的應(yīng)力施加膜以及元件隔離膜施加到溝道部分的應(yīng)力的實(shí)例的概念圖。
[0027]圖9是由半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)群秃蟊砻鎮(zhèn)壬纤O(shè)置的應(yīng)力施加膜以及元件隔離膜施加到溝道部分的應(yīng)力的實(shí)例的概念圖。
[0028]圖10是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0029]圖11是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線B-B'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0030]圖12是在圖10之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0031]圖13是在圖12之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0032]圖14是在圖13之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0033]圖15是在圖14之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0034]圖16是在圖15之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0035]圖17是在圖16之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0036]圖18是在圖17之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0037]圖19是在圖18之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0038]圖20是在圖19之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0039]圖21是在圖20之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0040]圖22是在圖21之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0041]圖23是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0042]圖24是在圖23之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0043]圖25是在圖24之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0044]圖26是在圖25之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0045]圖27是在圖26之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0046]圖28是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0047]圖29是在圖28之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0048]圖30是在圖29之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0049]圖31是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0050]圖32是在圖31之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0051]圖33是在圖32之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0052]圖34是在圖33之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0053]圖35是在圖34之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0054]圖36是在圖35之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0055]圖37是用于圖1中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0056]圖38是在圖37之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0057]圖39是圖36中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0058]圖40是用于圖39中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0059]圖41是在圖40之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0060]圖42是在圖41之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0061]圖43是在圖42之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0062]圖44是用于圖39中的半導(dǎo)體裝置的制造中的半導(dǎo)體襯底在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0063]圖45是在圖44之后的制造過(guò)程中的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0064]圖46是圖39中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0065]圖47是圖46中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0066]圖48是圖3中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0067]圖49是圖4中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0068]圖50是圖4中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0069]圖51是圖2中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0070]圖52是圖36中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0071]圖53是圖39中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0072]圖54是圖46中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0073]圖55是圖2中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0074]圖56是圖36中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0075]圖57是圖39中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0076]圖58是圖46中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0077]圖59是圖2中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0078]圖60是圖36中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0079]圖61是圖39中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0080]圖62是圖46中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0081]圖63是圖1中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0082]圖64是圖2中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0083]圖65是圖4中的半導(dǎo)體裝置的修改實(shí)例的圖式。
[0084]圖66是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的存儲(chǔ)器電路的電路配置的實(shí)例的圖式。
[0085]圖67是圖66中的存儲(chǔ)器電路的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0086]圖68是圖66中的存儲(chǔ)器電路的橫截面配置的實(shí)例的圖式。
[0087 ]圖69是圖66中的存儲(chǔ)器電路的電路配置的修改實(shí)例的圖式。
[0088]圖70是圖66中的存儲(chǔ)器電路的電路配置的修改實(shí)例的圖式。
[0089 ]圖71是圖69中的存儲(chǔ)器電路的電路配置的修改實(shí)例的圖式。
【具體實(shí)施方式】
[0090]下文將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施例。應(yīng)注意,按照以下次序進(jìn)行描述。
[0091]1.第一實(shí)施例(半導(dǎo)體裝置)
[0092]2.第一實(shí)施例的修改實(shí)例(半導(dǎo)體裝置)
[0093]3.第二實(shí)施例(存儲(chǔ)器電路)
[0094]4.第二實(shí)施例的修改實(shí)例(存儲(chǔ)器電路)
[0095](1.第一實(shí)施例)
[0096]【配置】
[0097]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的透視配置。圖2圖示半導(dǎo)體裝置I沿著圖1中的線A-A'截取的橫截面配置的實(shí)例。圖3圖示半導(dǎo)體裝置I沿著圖1中的線B-
截取的橫截面配置的實(shí)例。圖4圖示半導(dǎo)體裝置I沿著圖2中的線C-C截取的橫截面配置的實(shí)例。半導(dǎo)體裝置I包含半導(dǎo)體層10以及半導(dǎo)體層10中所形成的晶體管20。
[0098](晶體管2O)
[0099]晶體管20是埋入式柵極垂直晶體管。晶體管20可為P型MOS晶體管或η型MOS晶體管。晶體管20包含兩個(gè)源極-漏極部分21、源極-漏極部分22、溝道部分23、柵極部分24、電極部分25、電極部分26、電極部分27和柵極絕緣膜28。應(yīng)注意,源極-漏極部分21對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二擴(kuò)散部分”的特定實(shí)例。源極-漏極部分22對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第一擴(kuò)散部分”的特定實(shí)例。溝道部分23對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“溝道部分”的特定實(shí)例。柵極部分24對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“柵極部分”的特定實(shí)例。電極部分25對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二電極部分”的特定實(shí)例。電極部分26對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第一電極部分”的特定實(shí)例。電極部分27對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第三電極部分”的特定實(shí)例。
[0?00]半導(dǎo)體層10是娃層。在晶體管20是P型MOS晶體管的狀況下,半導(dǎo)體層10是η型娃層。在晶體管20是η型MOS晶體管的狀況下,半導(dǎo)體層10是P型娃層。此時(shí),半導(dǎo)體層10可為塊體硅襯底或硅層被隔離的絕緣體上硅(SOI)襯底。應(yīng)注意,在下文中,描述半導(dǎo)體層10是硅層被隔離的SOI襯底的狀況;然而,半導(dǎo)體層10不限于硅層被隔離的SOI襯底。
[0101]半導(dǎo)體層10在其頂表面?zhèn)壬习疾?0Α。凹槽1A是通過(guò)蝕刻半導(dǎo)體層10而形成。凹槽1A具有不穿透半導(dǎo)體層10的深度,且凹槽1A的底表面以及半導(dǎo)體層10的后表面之間具有預(yù)定間隙。柵極絕緣膜28形成在凹槽1A的內(nèi)表面上,且形成在凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上。柵極絕緣膜28在凹槽1A的側(cè)表面上形成在與溝道部分23相對(duì)的位置處。柵極絕緣膜28可由例如氧化娃(例如,Si02或S1N)制成。應(yīng)注意,柵極絕緣月旲2 8可由具有比氧化娃尚的相對(duì)介電常數(shù)的尚k材料制成。上述尚k材料的實(shí)例可包含具有高介電常數(shù)的絕緣材料,例如,Hf O2和ZrO2 ο在柵極絕緣膜28由上述高k材料制成的狀況下,可在增大絕緣膜能力(即,減小柵極絕緣膜28的厚度)的同時(shí)減小柵極漏電流。源極-漏極部分22形成在凹槽1A的底部處,且形成在凹槽1A的底表面與半導(dǎo)體層10的后表面之間。在晶體管20是P型MOS晶體管的狀況下,源極-漏極部分22是P型半導(dǎo)體區(qū)域。在晶體管20是η型MOS晶體管的狀況下,源極-漏極部分22是η型半導(dǎo)體區(qū)域。
[0102]兩個(gè)源極-漏極部分21形成在半導(dǎo)體層1中的凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面的上端處(在凹槽1A的上端處)。在晶體管20是P型MOS晶體管的狀況下,兩個(gè)源極-漏極部分21是P型半導(dǎo)體區(qū)域。在晶體管20是η型MOS晶體管的狀況下,兩個(gè)源極-漏極部分21是η型半導(dǎo)體區(qū)域。
[0103]溝道部分23形成在半導(dǎo)體層10中的上述兩個(gè)側(cè)表面上,且形成在源極-漏極部分21中的每一者與源極-漏極部分22之間。溝道部分23是在半導(dǎo)體層10的厚度方向上延伸的帶狀區(qū)域。在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成p型晶體管的狀況下,例如,溝道部分23可形成在(110)平面上,且可具有溝道取向〈110〉。溝道取向指示流過(guò)溝道部分23的電流的方向。此時(shí),半導(dǎo)體層10可為(I 10)層或(I 10)襯底。應(yīng)注意,在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管的狀況下,例如,溝道部分23可形成在(110)平面上,且可具有溝道取向〈100〉。此時(shí),半導(dǎo)體層10可為(100)層或(100)襯底。在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成η型晶體管的狀況下,例如,溝道部分23可形成在(001)平面上,且可具有溝道取向〈110〉。此時(shí),半導(dǎo)體層10可為(110)層或(110)襯底。
[0104]柵極部分24在與溝道部分23相對(duì)的位置處埋入在凹槽1A內(nèi)。柵極部分24在凹槽1A中在平行于彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面(或溝道部分23)的方向上延伸。柵極部分24的頂表面形成在比凹槽1A的上端低的位置處,且水平差在柵極部分24的頂表面與源極-漏極部分21中的每一者的頂表面之間產(chǎn)生。絕緣層36被設(shè)置成消除水平差。柵極部分24可由例如多晶硅或金屬制成。在柵極絕緣膜28由氧化硅制成的狀況下,柵極部分24可由例如多晶硅制成。在柵極絕緣膜28由上述高k材料制成的狀況下,柵極部分24可由金屬制成。
[0105]電極部分25電耦接到源極-漏極部分21,且設(shè)置在半導(dǎo)體層10的頂表面?zhèn)壬?。例如,電極部分25可具有接觸孔形狀。例如,電極部分25可埋入在絕緣層37中。布線層41設(shè)置在絕緣層37上。布線層41電耦接到電極部分25。導(dǎo)電層34設(shè)置在電極部分25與源極-漏極部分21中的每一者之間。導(dǎo)電層34可由例如硅化物(例如,Ni Si)制成。
[0106]電極部分26電耦接到源極-漏極部分22,且設(shè)置在半導(dǎo)體層10的后表面?zhèn)壬?。電極部分26可具有柱狀。絕緣層38設(shè)置在半導(dǎo)體層10的后表面?zhèn)壬稀=^緣層38在與源極-漏極部分22相對(duì)的位置處包含孔口。源極-漏極部分22的后表面暴露到絕緣層38的孔口的底表面,且布線層42經(jīng)由絕緣層38的孔口而電耦接到源極-漏極部分22。導(dǎo)電層35設(shè)置在電極部分26與源極-漏極部分22之間。導(dǎo)電層35可由例如硅化物(例如,NiSi)制成。
[0107]電極部分27電耦接到柵極部分24,且設(shè)置在半導(dǎo)體層10的頂表面?zhèn)壬稀@?,電極部分27可具有接觸孔形狀或狹縫形狀。例如,電極部分27可埋入在絕緣層37中。布線層43設(shè)置在絕緣層37上。布線層43電耦接到電極部分27。
[0108]半導(dǎo)體裝置I還包含應(yīng)力施加部分。應(yīng)力施加部分被配置成在垂直于半導(dǎo)體層10的方向(溝道部分23的縱向)上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分23。半導(dǎo)體裝置I可包含應(yīng)力施加膜31、應(yīng)力施加膜32和元件隔離膜33作為應(yīng)力施加部分。應(yīng)力施加膜31和應(yīng)力施加膜32被設(shè)置成使溝道部分23從上方和下方(溝道部分23的延伸方向)介入。元件隔離膜33被設(shè)置成使溝道部分23從溝道部分23的寬度方向介入。應(yīng)注意,應(yīng)力施加膜31對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第一應(yīng)力施加膜”的特定實(shí)例。應(yīng)力施加膜32對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二應(yīng)力施加膜”的特定實(shí)例。元件隔離膜33對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第三應(yīng)力施加膜”的特定實(shí)例。
[0109]應(yīng)力施加膜31設(shè)置在半導(dǎo)體層10的頂表面?zhèn)壬稀8唧w來(lái)說(shuō),應(yīng)力施加膜31被設(shè)置成與兩個(gè)源極-漏極部分21的頂表面接觸,且在正交于柵極部分24的延伸方向的方向上延伸。應(yīng)力施加膜31的寬度大于源極-漏極部分21的寬度。例如,應(yīng)力施加膜31可為拉伸膜,且可被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23,如圖5所圖示。
[0110]應(yīng)力施加膜32設(shè)置在半導(dǎo)體層10的后表面?zhèn)壬稀8唧w來(lái)說(shuō),應(yīng)力施加膜32設(shè)置在與源極-漏極部分22的后表面相對(duì)的位置處,且在正交于柵極部分24的延伸方向的方向上延伸。應(yīng)力施加膜32的寬度大于源極-漏極部分22的寬度。例如,應(yīng)力施加膜32可為拉伸膜,且可被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23,如圖6所圖示。
[0111]元件隔離膜33設(shè)置在溝道部分23的兩個(gè)側(cè)面上。元件隔離膜33被配置成將晶體管20與半導(dǎo)體層10中所形成的其它元件電隔離。元件隔離膜33是通過(guò)淺溝槽隔離(STI)而形成。例如,元件隔離膜33可為拉伸膜,且可被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23,如圖7所圖示。如上所述,應(yīng)力施加膜31、應(yīng)力施加膜32和元件隔離膜33中的每一者可為拉伸膜,且可被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23,例如,如圖8所圖示。
[0112]應(yīng)注意,應(yīng)力施加膜31、應(yīng)力施加膜32和元件隔離膜33中的每一者可為壓縮膜。在此狀況下,應(yīng)力施加膜31、應(yīng)力施加膜32和元件隔離膜33可被配置成將拉伸應(yīng)力施加到溝道部分23,例如,如圖9所圖示。
[0113]在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管且溝道部分23形成在
(110)平面上且具有溝道取向〈I 10>的狀況下,應(yīng)力施加部分是拉伸膜,且被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23。或者,在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管且溝道部分23形成在(110)平面上且具有溝道取向〈100〉的狀況下,應(yīng)力施加部分是壓縮膜,且被配置成將拉伸應(yīng)力施加到溝道部分23?;蛘?,在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成η型晶體管且溝道部分23形成在(001)平面上且具有溝道取向〈110〉的狀況下,應(yīng)力施加部分是壓縮膜,且被配置成將拉伸應(yīng)力施加到溝道部分23。在實(shí)施例中,通過(guò)如上所述設(shè)置溝道部分23的形成平面和溝道取向而將迀移率最大化。此外,在實(shí)施例中,除如上所述設(shè)置溝道部分23的形成平面和溝道取向之外,還通過(guò)如上所述配置應(yīng)力施加部分來(lái)進(jìn)一步提尚晶體管特性。
[0114]【制造方法】
[0115]在下文中,描述根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的制造方法的實(shí)例。圖10到圖22依序圖示半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的實(shí)例。應(yīng)注意,圖10和圖12到圖22是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。圖11是對(duì)應(yīng)于圖2的線C-C'的位置處的橫截面圖。
[0116]首先,制備半導(dǎo)體襯底100(參見(jiàn)圖10)。半導(dǎo)體襯底100是SOI襯底,其中由S12制成的絕緣層38設(shè)置在半導(dǎo)體層101與半導(dǎo)體層10之間。首先,在半導(dǎo)體襯底100的半導(dǎo)體層
10上設(shè)置元件隔離膜33(參見(jiàn)圖11)。更具體來(lái)說(shuō),在彼此相對(duì)的位置處設(shè)置一對(duì)元件隔離膜33,其中將形成源極-漏極部分21的位置處于兩者之間。
[0117]接著,在半導(dǎo)體層10的頂表面上形成具有帶狀孔口的絕緣層102。帶狀孔口跨越所述一對(duì)元件隔離膜33。此后,通過(guò)將絕緣層102用作掩模來(lái)選擇性地蝕刻半導(dǎo)體層10和所述一對(duì)元件隔離膜33以形成凹槽10Α(參見(jiàn)圖12)。接著在凹槽1A的內(nèi)表面上形成柵極絕緣膜28。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上形成柵極絕緣膜28(參見(jiàn)圖13),且此后,穿過(guò)凹槽1A在凹槽1A的底部處形成源極-漏極部分22(參見(jiàn)圖14)。接著,形成柵極部分24以便埋入在凹槽1A中(參見(jiàn)圖15)。此后,形成絕緣層36以便消除柵極部分24的頂表面與半導(dǎo)體層10的頂表面之間的水平差(參見(jiàn)圖16)。接著,移除絕緣層102。接著,在凹槽1A的上端處形成源極-漏極部分21。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面的上端中的每一者處(在凹槽1A的上端處)形成源極-漏極部分21中的一者(參見(jiàn)圖17)。因此,在源極-漏極部分22與源極-漏極部分21中的每一者之間(更具體來(lái)說(shuō),在與柵極部分24相對(duì)的位置處)形成了溝道部分23。此后,在兩個(gè)源極-漏極部分21的頂部上形成導(dǎo)電層34(參見(jiàn)圖18)。
[0118]接著,在與兩個(gè)源極-漏極部分21的頂表面接觸的位置處形成應(yīng)力施加膜31,且此后,在包含應(yīng)力施加膜31的整個(gè)頂表面上形成絕緣層37 (參見(jiàn)圖19)。接著,在應(yīng)力施加膜31和絕緣層37的區(qū)域中形成孔口。所述區(qū)域與源極-漏極部分21中的每一者的頂表面相對(duì)。在孔口中形成電極部分25,且在包含電極部分25的頂表面的位置處形成布線層41(參見(jiàn)圖20)。此外,在應(yīng)力施加膜31和絕緣層37的區(qū)域中形成另一孔口。所述區(qū)域與柵極部分24的頂表面相對(duì)。在孔口中形成電極部分27,且在包含電極部分27的頂表面的位置處形成布線層43(未圖示)。
[0119]接著,移除半導(dǎo)體層101(參見(jiàn)圖21)。此后,在絕緣層38的與源極-漏極部分22相對(duì)的位置處形成孔口,且穿過(guò)孔口在源極-漏極部分22上形成導(dǎo)電層35(參見(jiàn)圖22)。接著,形成應(yīng)力施加膜32、電極部分26以及布線層42(參見(jiàn)圖2)。因此,制造了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I。
[0120]上述制造方法適用于柵極絕緣膜28由氧化硅制成的狀況。下文中,描述適用于柵極絕緣膜28由上述高k材料制成的狀況的制造方法。圖23到圖27依序圖示半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的另一實(shí)例。應(yīng)注意,圖23到圖27是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。
[0121]首先,通過(guò)與圖10到圖12所圖示的過(guò)程相同的過(guò)程在半導(dǎo)體層10中形成凹槽10A。接著,在凹槽1A的內(nèi)表面上形成絕緣膜28a。絕緣膜28a類似于柵極絕緣膜28。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上形成類似于柵極絕緣膜28的絕緣膜28a(參見(jiàn)圖23)。接著,穿過(guò)凹槽1A在凹槽1A的底部處形成源極-漏極部分22。此外,在凹槽1A的上端處形成源極-漏極部分21。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面的上端中的每一者處(在凹槽1A的上端處)形成源極-漏極部分21中的一者(參見(jiàn)圖24)。因此,在源極-漏極部分22與源極-漏極部分21中的每一者之間形成了溝道部分23。
[0122]接著,移除絕緣膜28a。此后,在包含凹槽1A的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成由上述高k材料制成的柵極絕緣膜28(參見(jiàn)圖25)。接著,形成由金屬材料制成的柵極部分24以便埋入在凹槽1A中(參見(jiàn)圖26)。接著,形成絕緣層36以便消除柵極部分24的頂表面與半導(dǎo)體層10的頂表面之間的水平差(參見(jiàn)圖26)。此后,移除絕緣層102和柵極絕緣膜28的一部分(參見(jiàn)圖27)。柵極絕緣膜28的所述部分從凹槽1A突起。接著,通過(guò)與上述制造方法類似的方法而形成導(dǎo)電層34、應(yīng)力施加膜31、絕緣層37、電極部分25、布線層41、電極部分27和布線層43(參照?qǐng)D18到圖20)。此后,通過(guò)與上述制造方法類似的方法,移除半導(dǎo)體層101且形成導(dǎo)電層35(參照?qǐng)D21和圖22)。最終,通過(guò)與上述制造方法類似的方法而形成應(yīng)力施加膜32、電極部分26以及布線層42(參照?qǐng)D2)。也以此方式制造了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I。
[0123]【操作】
[0124]在下文中,描述根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的操作。在實(shí)施例中,當(dāng)電壓經(jīng)由布線層41和42而施加到電極部分25和26且電極部分25與26之間的電位差超過(guò)閾值時(shí),晶體管20開(kāi)啟,且電流在堆疊方向上流動(dòng),例如,如圖2所圖示。此外,當(dāng)停止將電壓施加到電極部分25和26且電極部分25與26之間的電位差降低到閾值以下時(shí),晶體管20關(guān)斷,且電流不流動(dòng)。
[0125]【效果】
[0126]在下文中,描述根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的效果。
[0127]在實(shí)施例中,埋入式柵極垂直晶體管設(shè)置在半導(dǎo)體層10中。在埋入式柵極垂直晶體管中,源極-漏極部分22、溝道部分23以及源極-漏極部分21沿著垂直于半導(dǎo)體層10的方向而設(shè)置,且柵極部分24埋入在凹槽1A中。因此,相比所有電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬系木w管,溝道長(zhǎng)度和溝道寬度容易增大,這使得可以提高晶體管特性。此外,設(shè)置了應(yīng)力施加部分。應(yīng)力施加部分在垂直于半導(dǎo)體層10的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到溝道部分23。這使得可以進(jìn)一步提高晶體管特性。此外,電耦接到源極-漏極部分21的電極部分25以及電耦接到柵極部分24的電極部分27設(shè)置在半導(dǎo)體層10的頂表面?zhèn)壬?,且電耦接到源極-漏極部分22的電極部分26設(shè)置在半導(dǎo)體層10的后表面?zhèn)壬稀_@使得可以相比所有電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬系木w管而減小占據(jù)面積。因此,可以在提高晶體管特性的同時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)收縮。
[0128](2.第一實(shí)施例的修改實(shí)例)
[0129]在下文中,描述根據(jù)前述實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的修改實(shí)例。應(yīng)注意,與根據(jù)前述實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的組件相同的組件由相同附圖標(biāo)記表示。此外,適當(dāng)時(shí)省略與根據(jù)前述實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的組件相同的組件的描述。
[0130]【修改實(shí)例I】
[0131]在前述實(shí)施例中,源極-漏極部分22穿過(guò)凹槽1A的底表面而形成在半導(dǎo)體層10中。然而,以下方法的采用使得可以在半導(dǎo)體層10中形成源極-漏極部分22之后形成凹槽1A0
[0132]首先,例如,在形成凹槽1A之前,通過(guò)例如離子注入方法,源極-漏極部分103行程為接近半導(dǎo)體層10的后表面,如圖28所圖示。接著,例如,通過(guò)例如離子注入方法,在源極-漏極部分103中除了將形成源極-漏極部分22的位置之外的位置處形成具有與源極-漏極部分103的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的隔離層104,如圖29所圖示。因此,剩余源極-漏極部分103充當(dāng)源極-漏極部分22。接著,例如,形成具有達(dá)到源極-漏極部分22的深度的凹槽10A,如圖30所圖示。此后,通過(guò)與前述實(shí)施例所述的過(guò)程類似的過(guò)程而制造半導(dǎo)體裝置I。
[0133]【修改實(shí)例2】
[0134]在前述實(shí)施例中,半導(dǎo)體層10可通過(guò)外延晶體生長(zhǎng)而形成。圖31到圖36依序圖示根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的實(shí)例。應(yīng)注意,圖31、圖32和圖34到圖36是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。圖33是對(duì)應(yīng)于圖2的線C-C'的位置處的橫截面圖。
[0135]首先,制備半導(dǎo)體襯底200(參見(jiàn)圖31)。在半導(dǎo)體襯底200中,在半導(dǎo)體層101與半導(dǎo)體層105之間設(shè)置絕緣層38。接著,執(zhí)行外延晶體生長(zhǎng)以使半導(dǎo)體層106、107和108以此次序形成在半導(dǎo)體層105上(參見(jiàn)圖32)。此時(shí),半導(dǎo)體層105、106和108具有與半導(dǎo)體層107的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型。
[0136]接著,在半導(dǎo)體層105、106、107和108上形成所述一對(duì)元件隔離膜33(參見(jiàn)圖33)。此時(shí),所述一對(duì)元件隔離膜33是通過(guò)與前述實(shí)施例中的制造方法類似的方法而形成。接著,在半導(dǎo)體層105和106中除了將形成源極-漏極部分22的位置之外的位置處通過(guò)例如離子注入方法而形成具有與半導(dǎo)體層105和106的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的隔離層109(參見(jiàn)圖34)。因此,剩余半導(dǎo)體層105和106充當(dāng)源極-漏極部分22。
[0137]接著,在頂表面上形成在預(yù)定位置處具有孔口的絕緣層102,且此后,通過(guò)將絕緣層102用作掩模來(lái)選擇性地蝕刻半導(dǎo)體層10以形成凹槽10A(參見(jiàn)圖35)。此時(shí),凹槽1A形成為允許源極-漏極部分22充當(dāng)凹槽1A的底部。此后,通過(guò)與前述實(shí)施例所述的過(guò)程類似的過(guò)程而制造具有例如如圖36所圖示的橫截面配置的半導(dǎo)體裝置I。
[0138]【修改實(shí)例3】
[0139]在前述實(shí)施例中,源極-漏極部分21和22可通過(guò)外延晶體生長(zhǎng)而形成在半導(dǎo)體層10上。圖37和圖38依序圖示根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的實(shí)例。應(yīng)注意,圖37和圖38是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。
[0140]首先,在半導(dǎo)體層10中形成凹槽10A(參見(jiàn)圖37)。接著,對(duì)包含半導(dǎo)體層10的凹槽1A的整個(gè)頂表面執(zhí)行外延晶體生長(zhǎng)以堆疊半導(dǎo)體層。因此,在凹槽1A的底部處形成源極-漏極部分22,且在半導(dǎo)體層10的頂表面的除了凹槽1A之外的部分中形成源極-漏極部分21(參見(jiàn)圖38)。此后,在凹槽1A內(nèi)形成柵極部分24和絕緣層36。接著,執(zhí)行與前述實(shí)施例所述的過(guò)程類似的過(guò)程以制造半導(dǎo)體裝置I。
[0141]在根據(jù)此修改實(shí)例的制造方法中,源極-漏極部分21和22是通過(guò)單次外延晶體生長(zhǎng)而形成。因此,相比根據(jù)前述實(shí)施例的制造方法,可以極其容易地形成源極-漏極部分21和22 ο
[0142]【修改實(shí)例4】
[0143]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到3)中,半導(dǎo)體裝置I針對(duì)一個(gè)源極-漏極部分22包含兩個(gè)溝道部分23。然而,半導(dǎo)體裝置I可包含例如兩個(gè)源極-漏極部分22,且溝道部分23中的一者可針對(duì)源極-漏極部分22中的每一者來(lái)設(shè)置。
[0144]圖39圖示根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I的橫截面配置的實(shí)例。圖39對(duì)應(yīng)于根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I在對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面。圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)于如下半導(dǎo)體裝置1:隔離層109未在修改實(shí)例2中的制造過(guò)程中形成,且凹槽1A形成為穿透半導(dǎo)體層105、106、107和108,進(jìn)而將半導(dǎo)體層105、106、107和108中的每一者分為兩個(gè)部分。
[0145]圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可在凹槽1A的底部附近包含對(duì)應(yīng)于源極-漏極部分22的兩個(gè)半導(dǎo)體層105。更具體來(lái)說(shuō),圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)半導(dǎo)體層105,其中的一者設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中的每一者中,而凹槽1A的底部位于兩個(gè)半導(dǎo)體層105之間。此外,圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可在凹槽1A的底部附近包含對(duì)應(yīng)于源極-漏極部分22的兩個(gè)半導(dǎo)體層106。更具體來(lái)說(shuō),圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)半導(dǎo)體層106,其中的一者設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中的每一者中,而凹槽1A的底部位于兩個(gè)半導(dǎo)體層106之間。此外,圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可在凹槽1A的上端處包含對(duì)應(yīng)于源極-漏極部分21的兩個(gè)半導(dǎo)體層108。更具體來(lái)說(shuō),圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)半導(dǎo)體層108,其中的一者設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中的每一者中,而凹槽1A的頂部位于兩個(gè)半導(dǎo)體層108之間。此外,圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)半導(dǎo)體層107,其中兩個(gè)半導(dǎo)體層107各自包含溝道部分23。更具體來(lái)說(shuō),圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)半導(dǎo)體層107,其中的一者設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中的每一者中,而凹槽1A位于兩個(gè)半導(dǎo)體層107之間。半導(dǎo)體層107中的每一者可設(shè)置在半導(dǎo)體層106與半導(dǎo)體層108之間。因此,圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含兩個(gè)堆疊體,其中半導(dǎo)體層105、106、107和108以此次序堆疊在彼此相對(duì)的兩個(gè)區(qū)域中,而凹槽1A位于兩個(gè)堆疊體之間。兩個(gè)堆疊體各自是針對(duì)兩個(gè)區(qū)域中的對(duì)應(yīng)者而設(shè)置。
[0146]此外,圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可在凹槽1A中包含一個(gè)柵極部分24。一個(gè)柵極部分24可被設(shè)置在凹槽1A的兩側(cè)上的兩個(gè)溝道部分23共享。因此,在圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I中,晶體管20可由共享一個(gè)柵極部分24的兩個(gè)晶體管Trl和Tr2配置而成。
[0147]圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可包含絕緣層110和絕緣層29。絕緣層110可在底側(cè)上埋入在凹槽1A中。絕緣層29可設(shè)置在絕緣層110與半導(dǎo)體層1 5和106的側(cè)表面之間。絕緣層110和絕緣層29的頂表面可位于與半導(dǎo)體層106與半導(dǎo)體層107之間的邊界表面相同的平面中或比所述邊界表面高的位置處。圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I可還包含柵極部分24。柵極部分24可在與溝道部分23相對(duì)的位置處埋入在凹槽1A中。柵極部分24可形成在絕緣層110上。柵極部分24的底表面的位置可由絕緣層110和絕緣層29的頂表面的位置指定。例如,柵極部分24的頂表面可形成在比凹槽1A的上端低的位置處,且可位于與半導(dǎo)體層107與半導(dǎo)體層108之間的邊界表面相同的平面中或比所述邊界表面低的位置處。水平差在柵極部分24的頂表面與半導(dǎo)體層108的頂表面之間產(chǎn)生。絕緣層36可被設(shè)置成消除水平差。在圖39所圖不的半導(dǎo)體裝置I中,一個(gè)電極部分25和一個(gè)電極部分26可針對(duì)晶體管TrI而設(shè)置,且一個(gè)電極部分25和一個(gè)電極部分26是針對(duì)晶體管Tr2而設(shè)置。
[0148]【制造方法】
[0149]在下文中,描述圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I的制造方法。圖40到圖43依序圖示圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的實(shí)例。應(yīng)注意,圖40到圖43是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。
[0150]首先,使半導(dǎo)體層106、107和108以此次序形成在半導(dǎo)體襯底200上(參見(jiàn)圖32)。此時(shí),半導(dǎo)體層105、106和108的導(dǎo)電類型不同于半導(dǎo)體層107的導(dǎo)電類型。接著,在半導(dǎo)體層105到108上形成所述一對(duì)元件隔離膜33(參見(jiàn)圖33)。接著,在半導(dǎo)體層108的頂表面上形成具有帶狀孔口的絕緣層102。帶狀孔口跨越所述一對(duì)元件隔離膜33。此后,通過(guò)將絕緣層102用作掩模來(lái)選擇性地蝕刻半導(dǎo)體層105到108和所述一對(duì)元件隔離膜33以形成凹槽1A(參見(jiàn)圖40)。在以此方式形成穿透半導(dǎo)體層105到108的凹槽1A之后,在凹槽1A的底側(cè)上在凹槽1A中形成絕緣層29和絕緣層110。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A的底側(cè)上在彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上在凹槽1A中形成絕緣層29,且在凹槽1A中形成絕緣層110,且形成絕緣層110以便內(nèi)埋在凹槽1A的底表面?zhèn)壬系牟糠种?參見(jiàn)圖41和圖42)。例如,可通過(guò)使暴露到凹槽1A的側(cè)表面的半導(dǎo)體層105到108氧化而在凹槽1A的整個(gè)側(cè)表面上形成絕緣膜29。接著,例如,在包含凹槽1A的內(nèi)表面的整個(gè)表面上堆疊絕緣層110。此后,將絕緣層110與絕緣層29一起蝕刻(回蝕)以僅在凹槽1A的底表面?zhèn)壬显诎疾?A中形成絕緣層29和絕緣層110。此時(shí),蝕刻(回蝕)絕緣層29和絕緣層110,以使得絕緣層29和絕緣層110的頂表面位于與半導(dǎo)體層106與半導(dǎo)體層107之間的邊界表面相同的平面中或比所述邊界表面高的位置處(參見(jiàn)圖 42)。
[0151]接著,在凹槽1A的內(nèi)表面上形成柵極絕緣膜28。在凹槽1A中,在底表面?zhèn)壬闲纬山^緣層29和絕緣層110。更具體來(lái)說(shuō),在凹槽1A的內(nèi)表面中的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上形成柵極絕緣膜28(參見(jiàn)圖43)。接著,形成柵極部分24以便埋入在凹槽1A中。更具體來(lái)說(shuō),在與半導(dǎo)體層107相對(duì)的位置處在凹槽1A中形成柵極部分24(參見(jiàn)圖43)。因此,在半導(dǎo)體層107中形成了溝道部分23。例如,在包含凹槽1A的內(nèi)表面的整個(gè)表面上堆疊柵極部分24,且接著,蝕刻?hào)艠O部分24以使柵極部分24僅保留在凹槽1A中。此時(shí),例如,蝕刻?hào)艠O部分24,以使得柵極部分24的頂表面位于與半導(dǎo)體層107與半導(dǎo)體層108之間的邊界表面相同的平面中或比所述邊界表面低的位置處。接著,形成絕緣層36以便埋入在凹槽1A中(參見(jiàn)圖43)。此后,如同前述實(shí)施例而形成導(dǎo)電層34、應(yīng)力施加膜31、絕緣層37、電極部分25、布線層41、導(dǎo)電層35、應(yīng)力施加膜32和布線層42。因此,制造了半導(dǎo)體裝置I。
[0152]上述制造方法適用于柵極絕緣膜28由氧化硅制成的狀況。下文中,描述適用于柵極絕緣膜28由上述高k材料制成的狀況的制造方法。圖44和圖45依序圖示半導(dǎo)體裝置I的制造過(guò)程的其它實(shí)例。應(yīng)注意,圖44和圖45是對(duì)應(yīng)于圖1的線A-A'的位置處的橫截面圖。
[0153]首先,通過(guò)與圖40到圖42所圖示的過(guò)程相同的過(guò)程,在凹槽1A的底側(cè)上在凹槽1A中形成絕緣膜29和絕緣層110。接著,在包含凹槽1A的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成由上述高k材料制成的柵極絕緣膜28(參見(jiàn)圖44)。接著,通過(guò)與圖43所圖示的過(guò)程相同的過(guò)程,在與半導(dǎo)體層107相對(duì)的位置處在凹槽1A中形成由金屬材料制成的柵極部分24。因此,在半導(dǎo)體層107中形成了溝道部分23。接著,形成絕緣層36以便埋入在凹槽1A中(參見(jiàn)圖44)。此后,移除絕緣層102和柵極絕緣膜28的一部分(參見(jiàn)圖45)。柵極絕緣膜28的所述部分從凹槽1A突起。此后,如同前述實(shí)施例而形成導(dǎo)電層34、應(yīng)力施加膜31、絕緣層37、電極部分25、布線層41、導(dǎo)電層41、導(dǎo)電層35、應(yīng)力施加膜32和布線層42。因此,制造了半導(dǎo)體裝置I。
[0154]在此修改實(shí)例中,晶體管20由共享一個(gè)柵極部分24的兩個(gè)晶體管Trl和Tr2配置而成。即使在此狀況下,根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I也可具有與根據(jù)前述實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的效果類似的效果。
[0155]此外,在根據(jù)此修改實(shí)例的制造方法中,對(duì)應(yīng)于源極-漏極部分21和22的半導(dǎo)體層105、106和108是通過(guò)單次外延晶體生長(zhǎng)而形成。這使得可以相比根據(jù)前述實(shí)施例的制造方法,極其容易地形成半導(dǎo)體層105、106和108。
[0156]此外,在圖39所圖示的半導(dǎo)體裝置I的制造方法中,柵極部分24的底表面的位置由絕緣膜29和絕緣層110的厚度指定。絕緣膜29和絕緣層110的厚度是通過(guò)回蝕量的調(diào)整來(lái)指定。換句話說(shuō),絕緣膜29和絕緣層110的回蝕量的調(diào)整使得可以調(diào)整將形成溝道部分23的位置。這使得可以相對(duì)于溝道部分23與源極-漏極部分22之間的邊界將柵極部分24的下端調(diào)整到所要位置。因此,可以自由地調(diào)整晶體管特性。
[0157]【修改實(shí)例5】
[0158]在修改實(shí)例4中,布線層41和42由兩個(gè)晶體管Trl和Tr2共享。然而,例如,一個(gè)布線層41和一個(gè)布線層42可被設(shè)置給兩個(gè)晶體管Trl和Tr2中的每一者,如圖46所圖不。在此狀況下,晶體管Trl和Tr2可被相互獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。此外,例如,絕緣層111可設(shè)置在凹槽1A中,如圖47所圖示。絕緣層111可將柵極部分24劃分為兩個(gè)部分。圖47所圖示的晶體管Tr2不與其它晶體管(例如,晶體管Trl)共享柵極部分24,且可包含其自身的柵極部分24。例如,在柵極部分24形成在凹槽1A中之后,凹槽可設(shè)置在柵極部分24中以將柵極部分24分為兩個(gè)部分,且絕緣層111可形成為埋入在凹槽中。這使得每一晶體管可以包含其自身的柵極部分24。即使在此狀況下,也可以相互獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)晶體管Tr I和晶體管Tr2。
[0159]【修改實(shí)例6】
[0160]在修改實(shí)例4和5中,半導(dǎo)體層106、107和108可充當(dāng)應(yīng)力施加部分。在半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管且溝道部分23形成在(110)平面上且具有溝道取向〈110〉的狀況下,半導(dǎo)體層106和半導(dǎo)體層108中的一者或兩者具有比半導(dǎo)體層107的晶格常數(shù)大的晶格常數(shù)。此外,在半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管且溝道部分23形成在(110)平面上且具有溝道取向〈100〉的狀況下,半導(dǎo)體層106和半導(dǎo)體層108中的一者或兩者具有比半導(dǎo)體層107的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。此外,在半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23構(gòu)成η型晶體管,溝道部分23形成在(001)平面上且具有溝道取向〈110〉的狀況下,半導(dǎo)體層106和半導(dǎo)體層108中的一者或兩者具有比半導(dǎo)體層107的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。在此修改實(shí)例中,例如,半導(dǎo)體層106、107和108可由具有可調(diào)整的晶格常數(shù)的材料制成,且可包含SiGe。
[0161]在此修改實(shí)例中,半導(dǎo)體層106、107和108可充當(dāng)應(yīng)力施加部分。這使得可以不僅通過(guò)應(yīng)力施加膜31和32以及元件隔離膜33的作用而且通過(guò)半導(dǎo)體層106、107和108的作用來(lái)進(jìn)一步提尚晶體管特性。
[0162]應(yīng)注意,此修改實(shí)例適用于修改實(shí)例2。換句話說(shuō),在上文描述中,半導(dǎo)體層105和106可替換為源極-漏極部分22,且半導(dǎo)體層108可替換為源極-漏極部分21。因此,即使在此修改實(shí)例應(yīng)用到修改實(shí)例2的狀況下,也可以不僅通過(guò)應(yīng)力施加膜31和32以及元件隔離膜33的作用而且通過(guò)源極-漏極部分22以及半導(dǎo)體層106、107和108的作用來(lái)進(jìn)一步提高晶體管特性。
[0163]【修改實(shí)例7】
[0164]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到6)中,絕緣層36可在與源極-漏極部分22相對(duì)的部分中具有突起36Α。例如,絕緣層36可在與源極-漏極部分22相對(duì)的部分中具有突起36Α,如圖48所圖示。例如,當(dāng)在圖16中的過(guò)程中形成絕緣層36時(shí),絕緣層36的除了與源極-漏極部分22相對(duì)的部分之外的部分的回蝕使得可以形成突起36Α。因此,突起36Α設(shè)置在絕緣層36中,且應(yīng)力施加膜31因此形成在突起36Α的頂表面以及突起36Α的兩側(cè)上的凹部的表面上。因此,可以增大將從應(yīng)力施加膜31施加到溝道部分23的應(yīng)力。
[0165]【修改實(shí)例8】
[0166]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到7)中,元件隔離膜33中的每一者的頂表面可形成在比源極-漏極部分21的頂表面低的位置處。例如,元件隔離膜33的頂表面可形成在比源極-漏極部分21的頂表面低的位置處,如圖49所圖示。此時(shí),源極-漏極部分21(或?qū)щ妼?4)的上部相對(duì)于元件隔離膜33的頂表面而形成突起10Β。例如,當(dāng)在圖11中的過(guò)程中形成元件隔離膜33時(shí),可回蝕元件隔離膜33以允許元件隔離膜33的頂表面設(shè)置在比源極-漏極部分21的頂表面低的位置處。因此,元件隔離膜33的頂表面設(shè)置在比源極-漏極部分21的頂表面低的位置處,且應(yīng)力施加膜31因此形成在源極-漏極部分21(或?qū)щ妼?4)的頂表面以及元件隔離膜33的頂表面上。換句話說(shuō),應(yīng)力施加膜31跨越突起1B而形成。因此,可以進(jìn)一步增大將從應(yīng)力施加膜31施加到溝道部分23的應(yīng)力。
[0167]【修改實(shí)例9】
[0168]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到8)中,元件隔離膜33的后表面可形成在從源極-漏極部分22的后表面凹陷的位置處。例如,元件隔離膜33的后表面可形成在從源極-漏極部分22的后表面凹陷的位置處,如圖50所圖示。此時(shí),源極-漏極部分22(或?qū)щ妼?5)的下部相對(duì)于元件隔離膜33的后表面而形成突起10C。例如,當(dāng)在圖22中的過(guò)程中移除絕緣層38之后回蝕元件隔離膜33時(shí),可以將元件隔離膜33的后表面設(shè)置在從源極-漏極部分22的后表面凹陷的位置處。因此,元件隔離膜33的后表面從源極-漏極部分22的后表面凹陷,且應(yīng)力施加膜32因此形成在源極-漏極部分22(或?qū)щ妼?5)的后表面以及元件隔離膜33的后表面上。換句話說(shuō),應(yīng)力施加膜32跨越突起1C而形成。因此,可以進(jìn)一步增大將從應(yīng)力施加膜32施加到溝道部分23的應(yīng)力。
[0169]【修改實(shí)例IO】
[0170]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到9)中,半導(dǎo)體層101可為Ge襯底或Ge層。此時(shí),半導(dǎo)體層10、106、107和108可為Ge層,且溝道部分23可形成在Ge層中。在此狀況下,在Ge層中形成溝道部分23的作用使得可以進(jìn)一步提高晶體管特性。此外,在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到9)中,半導(dǎo)體層101可為SiGe襯底或SiGe層。此時(shí),半導(dǎo)體層10、106、107和108可為SiGe層,且溝道部分23可形成在SiGe層中。在此狀況下,在SiGe層中形成溝道部分23的作用使得可以進(jìn)一步提高晶體管特性。
[0171]在此修改實(shí)例中,源極-漏極部分21和22以及溝道部分23可構(gòu)成P型晶體管,或半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23可構(gòu)成P型晶體管。此外,溝道部分23可形成在(110)平面上,且可具有溝道取向〈110〉。此時(shí),應(yīng)力施加部分可優(yōu)選被配置成將壓縮應(yīng)力施加到溝道部分23。此外,在此修改實(shí)例中,源極-漏極部分21和22以及溝道部分23可構(gòu)成P型晶體管,或半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23可構(gòu)成P型晶體管。此外,溝道部分23可形成在(110)平面上,且可具有溝道取向〈100〉ο此時(shí),應(yīng)力施加部分可優(yōu)選被配置成將拉伸應(yīng)力施加到溝道部分23。此外,在此修改實(shí)例中,源極-漏極部分21和22以及溝道部分23可構(gòu)成η型晶體管,或半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23可構(gòu)成η型晶體管。此外,溝道部分23可形成在(001)平面上,且可具有溝道取向〈110〉。此時(shí),應(yīng)力施加部分可優(yōu)選被配置成將拉伸應(yīng)力施加到溝道部分23。在此修改實(shí)例中,可以通過(guò)如上所述設(shè)置溝道部分23的形成平面和溝道取向而將迀移率最大化。此外,在此修改實(shí)例中,除如上所述設(shè)置溝道部分23的形成平面和溝道取向之外,還可以通過(guò)如上所述配置應(yīng)力施加部分來(lái)進(jìn)一步提高晶體管特性。
[0172]【修改實(shí)例11】
[0173]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到10)中,應(yīng)力施加部分包含應(yīng)力施加膜31和32以及元件隔離膜33。然而,在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到10)中,應(yīng)力施加部分可包含應(yīng)力施加膜31和32以及元件隔離膜33中的一者或更多者。
[0174]例如,可省略應(yīng)力施加膜31,如圖51、圖52、圖53和圖54所圖示。此外,例如,可替代應(yīng)力施加膜32而設(shè)置不具有將應(yīng)力施加到溝道部分23的作用或具有極少將應(yīng)力施加到溝道部分23的作用的絕緣層39,如圖55、圖56、圖57和圖58所圖示。
[0175]【修改實(shí)例12】
[0176]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到11)中,可省略絕緣層36。例如,可省略絕緣層36,且可在絕緣層36的位置處設(shè)置應(yīng)力施加膜31,如圖59、圖60、圖61和圖62所圖示。此時(shí),例如,可還省略應(yīng)力施加膜32。
[0177]【修改實(shí)例13】
[0178]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到12)中,溝道部分23可形成在具有相等平面取向且彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面上,以及具有相等平面取向且彼此相對(duì)的另外兩個(gè)側(cè)表面上。例如,溝道部分23可形成在凹槽1A中彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面(第一側(cè)表面)上以及鄰近于第一側(cè)表面中的一者且正交于第一側(cè)表面的兩個(gè)側(cè)表面(第二側(cè)表面)上。
[0179]溝道部分23可包含例如兩個(gè)溝道部分23a,其中的一者被設(shè)置給凹槽1A的內(nèi)表面中彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面1D中的每一者,如圖63所圖示。溝道部分23可還包含例如兩個(gè)溝道部分23b,其中的一者被設(shè)置給鄰近于側(cè)表面1D中的一者且正交于側(cè)表面1D的兩個(gè)側(cè)表面1E中的每一者,如圖63所圖不。
[0180]柵極部分24可被設(shè)置成不僅與兩個(gè)溝道部分23a接觸,而且與兩個(gè)溝道部分23b接觸。因此,當(dāng)在垂直于半導(dǎo)體層10的方向上查看時(shí),柵極部分24可具有例如十字架形狀,如圖63所圖示。
[0181]在此修改實(shí)例中,可以相比僅設(shè)置兩個(gè)溝道部分23a的狀況,以兩個(gè)溝道部分23b的溝道寬度增大溝道寬度。這使得可以進(jìn)一步提高晶體管特性。
[0182]順便來(lái)說(shuō),假設(shè)溝道部分23a形成在(110)平面上且具有溝道取向〈110〉,且溝道部分23b形成在(001)平面上且具有溝道取向〈110〉。此時(shí),在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管的狀況下,或在半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23構(gòu)成P型晶體管的狀況下,溝道部分23a的溝道寬度可優(yōu)選大于溝道部分23b的溝道寬度。這是因?yàn)?,在P型晶體管中,在(110)平面和取向〈110〉的狀況下的迀移率高于(001)平面和取向〈110〉的狀況。此外,在源極-漏極部分21和22以及溝道部分23構(gòu)成η型晶體管的狀況下,或在半導(dǎo)體層105、106和108以及溝道部分23構(gòu)成η型晶體管的狀況下,溝道部分23b的溝道寬度可優(yōu)選大于溝道部分23a的溝道寬度。這是因?yàn)椋讦切途w管中,在(001)平面和取向〈110〉的狀況下的迀移率高于(110)平面和取向〈110〉的狀況。
[0183]【修改實(shí)例14】
[0184]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到13)中,具有足夠薄以允許產(chǎn)生偶極且允許隧道電流流過(guò)的厚度(更具體來(lái)說(shuō),Inm或更小的厚度)的絕緣膜可設(shè)置在電極部分26與導(dǎo)電層35之間或電極部分26與源極-漏極部分22之間。例如,絕緣膜51可設(shè)置在電極部分26與導(dǎo)電層35之間,如圖64所圖示。絕緣膜51可具有足夠薄以允許產(chǎn)生偶極且允許隧道電流流過(guò)的厚度(更具體來(lái)說(shuō),Inm或更小的厚度)。絕緣膜51可包含(例如)Ti02、Al203、La203、基于Hf的材料或基于Ta的材料。此時(shí),在柵極絕緣膜28由上述高k材料制成且柵極部分24由金屬材料制成的狀況下,柵極絕緣膜28的界面處所產(chǎn)生的偶極使得可以減小導(dǎo)電層35與柵極部分24或源極-漏極部分22與柵極部分24之間的肖特基勢(shì)皇的高度。因此,允許隧道電流流過(guò)柵極絕緣膜28。
[0185]【修改實(shí)例15】
[0186]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到14)中,元件隔離膜33可不穿透半導(dǎo)體層10或半導(dǎo)體層105到108。例如,元件隔離膜33可不穿透半導(dǎo)體層10,且半導(dǎo)體層10的一部分可保留在元件隔離膜33的底部處,如圖65所圖示。即使在此狀況下,根據(jù)此修改實(shí)例的半導(dǎo)體裝置I也具有與根據(jù)前述實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的效果類似的效果。
[0187](3.第二實(shí)施例)
[0188]【配置】
[0189]圖66圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的存儲(chǔ)器電路2的電路配置。存儲(chǔ)器電路2包含布置成矩陣的多個(gè)存儲(chǔ)器元件2A。存儲(chǔ)器元件2A中的每一者可包含非易失性元件Rl和開(kāi)關(guān)元件Sw。在存儲(chǔ)器電路2中,多個(gè)非易失性元件Rl可布置成矩陣,且多個(gè)開(kāi)關(guān)元件Sw也可布置成矩陣。開(kāi)關(guān)元件Sw中的一者是針對(duì)非易失性元件Rl中的每一者而設(shè)置。存儲(chǔ)器電路2還包含多條字線WL、多條位線BL和多條數(shù)據(jù)線DL。字線WL沿著行方向延伸。位線BL和數(shù)據(jù)線DL沿著列方向延伸。例如,字線WL中的一者可針對(duì)布置成矩陣的開(kāi)關(guān)元件Sw的行中的每一者而設(shè)置。例如,位線BL中的一者可針對(duì)布置成矩陣的開(kāi)關(guān)元件Sw的列中的每一者而設(shè)置。例如,數(shù)據(jù)線DL中的一者可針對(duì)布置成矩陣的非易失性元件Rl的列中的每一者而設(shè)置。
[0190]非易失性元件Rl的非限制性實(shí)例可包含磁性隧道結(jié)(MTJ)元件、可變電阻膜和鐵電膜。MTJ元件可具有例如絕緣層夾在兩個(gè)鐵磁層之間的配置。鐵磁層中的一者具有固定磁化,且另一鐵磁層具有可變磁化。MTJ元件可被配置成通過(guò)電阻值的差來(lái)保持信息,其中電阻值的差是通過(guò)固定鐵磁層中的一者的磁化方向且改變另一鐵磁層的磁化方向而導(dǎo)致的。在MTJ元件中,當(dāng)兩個(gè)磁性層的磁化方向彼此不同時(shí),電阻較高,且當(dāng)兩個(gè)磁性層的磁化方向彼此相同時(shí),電阻較低。MTJ元件通過(guò)將電流傳遞到MTJ元件且檢測(cè)電流來(lái)讀取所存儲(chǔ)的內(nèi)容(I或O)。例如,可變電阻膜可通過(guò)設(shè)置電壓或復(fù)位電壓的施加來(lái)改變電阻。例如,在可變電阻膜中,電阻可在復(fù)位電壓的施加后增大,且電阻可在設(shè)置電壓的施加后減小。可變電阻膜通過(guò)將電流傳遞到可變電阻膜且檢測(cè)電流來(lái)讀取所存儲(chǔ)的內(nèi)容(I或O)。鐵電膜通過(guò)將電壓施加到鐵電膜利用鐵電滯后而展現(xiàn)正或負(fù)的自發(fā)極化。鐵電膜通過(guò)將電流傳遞到鐵電膜且檢測(cè)電流來(lái)讀取所存儲(chǔ)的內(nèi)容(I或O)。
[0191]開(kāi)關(guān)元件Sw可為根據(jù)前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到15)中的任一者的半導(dǎo)體裝置I。在開(kāi)關(guān)元件Sw中,電極部分27電耦接到字線WL。電極部分25電耦接到位線BL。電極部分26電親接到非易失性元件Rl的一端。開(kāi)關(guān)元件Sw充當(dāng)將電流傳遞到非易失性元件RI或不將電流傳遞到非易失性元件RI的開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Sw開(kāi)啟時(shí),電流流動(dòng)到非易失性元件Rl中。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Sw關(guān)斷時(shí),流動(dòng)到非易失性元件Rl中的電流停止。
[0192]字線WL被配置成執(zhí)行開(kāi)關(guān)元件Sw的開(kāi)/關(guān)控制。當(dāng)電壓被施加到字線WL時(shí),對(duì)應(yīng)于字線WL的開(kāi)關(guān)元件Sw的電極部分27被設(shè)置為固定電壓以開(kāi)啟對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)元件Sw。位線BL被配置成將固定電壓供應(yīng)到開(kāi)關(guān)元件Sw的電極部分25。數(shù)據(jù)線DL與位線BL配對(duì),且被配置成在位線BL與數(shù)據(jù)線DL之間形成電流路徑。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Sw開(kāi)啟時(shí),電流流過(guò)位線BL與數(shù)據(jù)線DL之間的電流路徑,且固定電流流動(dòng)到非易失性元件Rl中。這使得可以檢測(cè)非易失性元件Rl的電阻值且讀取所存儲(chǔ)的內(nèi)容。此外,預(yù)定電流的流動(dòng)使得可以寫(xiě)入信息。
[0193]圖67圖示存儲(chǔ)器電路2的橫截面配置的實(shí)例。圖67圖示包含圖2所圖示的半導(dǎo)體裝置I作為開(kāi)關(guān)元件Sw的存儲(chǔ)器電路2的橫截面配置。在存儲(chǔ)器電路2中,多個(gè)半導(dǎo)體裝置1(開(kāi)關(guān)元件Sw)并排布置,且非易失性元件Rl中的一者設(shè)置在半導(dǎo)體裝置1(開(kāi)關(guān)元件Sw)中的每一者的底部上。圖67圖示包含兩個(gè)半導(dǎo)體裝置1(開(kāi)關(guān)元件Sw)和兩個(gè)非易失性元件Rl的橫截面配置的實(shí)例。兩個(gè)半導(dǎo)體裝置(開(kāi)關(guān)元件Sw)沿著列方向并排設(shè)置。兩個(gè)非易失性元件Rl中的一者設(shè)置在兩個(gè)半導(dǎo)體裝置I (開(kāi)關(guān)元件Sw)中的每一者的底部處。
[0194]在存儲(chǔ)器元件2A中的每一者中,耦接到兩個(gè)電極部分25的布線層41(位線BL)直接設(shè)置在兩個(gè)電極部分25上方,且親接到電極部分26的非易失性兀件Rl直接設(shè)置在電極部分26下方。在存儲(chǔ)器元件2A中的每一者,非易失性元件Rl的一端耦接到電極部分26,且非易失性元件Rl的另一端經(jīng)由導(dǎo)電耦接部分44而耦接到數(shù)據(jù)線DL。非易失性元件Rl和耦接部分44埋入在絕緣層45中,且數(shù)據(jù)線DL形成在絕緣層45的后表面上。
[0195]在此實(shí)施例中,根據(jù)前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例(修改實(shí)例I到15)中的任一者的半導(dǎo)體裝置I用作控制流動(dòng)到非易失性元件Rl中的電流的開(kāi)關(guān)元件Sw。相比所有電極設(shè)置在半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬系木w管,半導(dǎo)體裝置I具有優(yōu)越的晶體管特性。因此,可以選擇具有高保留特性的材料來(lái)作為非易失性元件Rl的材料。因此,可以作為存儲(chǔ)器而確保性能穩(wěn)定性。
[0196](4.第二實(shí)施例的修改實(shí)例)
[0197]第二實(shí)施例例示圖1所圖示的半導(dǎo)體裝置I是作為開(kāi)關(guān)元件Sw來(lái)設(shè)置;然而,例如,可設(shè)置圖46所例示的半導(dǎo)體裝置I,如圖68所圖示。此時(shí),一個(gè)晶體管Trl和一個(gè)晶體管Tr2可針對(duì)存儲(chǔ)器裝置2A中的每一者來(lái)設(shè)置。兩個(gè)晶體管Trl和Tr2可共享一個(gè)柵極部分23。此夕卜,例如,在第二實(shí)施例中,圖47所圖示的半導(dǎo)體裝置I可作為開(kāi)關(guān)元件Sw來(lái)設(shè)置。
[0198]此外,在第二實(shí)施例中,易失性元件R2可替代非易失性元件Rl來(lái)使用。此時(shí),例如,存儲(chǔ)器元件2A所共享的共用電位線(例如,接地線)可替代位線BL來(lái)設(shè)置,如圖69所圖示。易失性元件R2的非限制性實(shí)例可包含電容器元件。
[0199]此外,在第二實(shí)施例中,多個(gè)存儲(chǔ)器元件2A可布置成矩陣。然而,存儲(chǔ)器元件2A可布置成一條線。此外,例如,存儲(chǔ)器電路2可由一個(gè)存儲(chǔ)器元件2A配置而成,如圖70和圖71所圖示。
[0200]此外,在第二實(shí)施例以及第二實(shí)施例的修改實(shí)例中,例如電容器等易失性元件可替代非易失性元件Rl來(lái)設(shè)置。
[0201]雖然,上文已參照實(shí)例實(shí)施例和修改實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明,但本發(fā)明不限于此,并且可按各種方式來(lái)修改。應(yīng)注意,本說(shuō)明書(shū)中所述的效果說(shuō)明性且非限制性的。本發(fā)明可具有除了本說(shuō)明書(shū)中所述的效果之外的效果。
[0202]在前述實(shí)施例和前述實(shí)施例的修改實(shí)例中,例如,(I10)平面可為{110}平面的實(shí)例,且(001)平面可為{100}平面的實(shí)例。
[0203]此外,例如,本發(fā)明可包含以下配置。
[0204](I)一種存儲(chǔ)器裝置,包含:
[0205]第一擴(kuò)散部分,處于具有凹槽的半導(dǎo)體層中,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處或附近;
[0206]第二擴(kuò)散部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述凹槽的上端處;
[0207]溝道部分,在所述半導(dǎo)體層中形成在所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間;
[0208]柵極部分,在與所述溝道部分相對(duì)的位置處埋入在所述凹槽中;
[0209]第一電極部分,電耦接到所述第一擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬希?br>[0210]第二電極部分,電耦接到所述第二擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬希?br>[0211 ]第三電極部分,電耦接到所述柵極部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬?;以?br>[0212]應(yīng)力施加部分,被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。
[0213](2)根據(jù)(I)的半導(dǎo)體裝置,其中所述應(yīng)力施加部分包含以下(a)到(d)中的一者或更多者:
[0214](a)第一應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬希?br>[0215](a)第二應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述后表面?zhèn)壬希?br>[0216](C)第三應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述溝道部分的兩側(cè)上;以及
[0217](d)所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者,各自具有與所述溝道部分的晶格常數(shù)不同的晶格常數(shù)。
[0218](3)根據(jù)(I)或(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0219]所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述壓縮應(yīng)力施加到所述溝道部分;
[0220]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且
[0221]所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉。
[0222](4)根據(jù)(I)或(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0223]所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述拉伸應(yīng)力施加到所述溝道部分;
[0224]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且
[0225]所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈100〉。
[0226](5)根據(jù)(I)或(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0227]所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述拉伸應(yīng)力施加到所述溝道部分;
[0228]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管;且
[0229]所述溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉。
[0230](6)根據(jù)(I)到(5)中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分包含Ge和SiGe中的一者O
[0231](7)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0232]所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)大的所述晶格常數(shù);
[0233]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且
[0234]所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉。
[0235](8)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0236]所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)小的所述晶格常數(shù);
[0237]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且
[0238]所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈100〉。
[0239](9)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0240]所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)小的所述晶格常數(shù);
[0241]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管;且
[0242]所述溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉。
[0243](10)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0244]所述第三應(yīng)力施加膜的頂表面形成在比所述第二擴(kuò)散部分的頂表面低的位置處;且
[0245]所述第一應(yīng)力施加膜形成在所述第二擴(kuò)散部分的所述頂表面和所述第三應(yīng)力施加膜的所述頂表面上。
[0246](11)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0247]所述第三應(yīng)力施加膜的后表面形成在從所述第一擴(kuò)散部分的后表面凹陷的位置處;且
[0248]所述第二應(yīng)力施加膜形成在所述第一擴(kuò)散部分的頂表面和所述第三應(yīng)力施加膜的所述后表面上。
[0249](12)根據(jù)(I)到(11)中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面中的每一者上。
[0250](13)根據(jù)(I)到(11)中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分包含第一溝道部分和第二溝道部分,所述第一溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)第一側(cè)表面上,且所述第二溝道部分形成在鄰近于所述第一側(cè)表面且正交于所述第一側(cè)表面的兩個(gè)第二側(cè)表面上。
[0251](14)根據(jù)(13)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0252]所述溝道部分包含第一溝道部分和第二溝道部分,所述第一溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)第一側(cè)表面上,且所述第二溝道部分形成在鄰近于所述第一側(cè)表面且正交于所述第一側(cè)表面的兩個(gè)第二側(cè)表面上;
[0253]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;
[0254]所述第一溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉;
[0255]所述第二溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉;且
[0256]所述第一溝道部分的溝道寬度大于所述第二溝道部分的溝道寬度。
[0257](15)根據(jù)(13)的半導(dǎo)體裝置,其中:
[0258]所述溝道部分包含第一溝道部分和第二溝道部分,所述第一溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)第一側(cè)表面上,且所述第二溝道部分形成在鄰近于所述第一側(cè)表面且正交于所述第一側(cè)表面的兩個(gè)第二側(cè)表面上;
[0259]所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管;
[0260]所述第一溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉;
[0261]所述第二溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉;且
[0262]所述第二溝道部分的溝道寬度大于所述第一溝道部分的溝道寬度。
[0263](16)根據(jù)(I)到(15)中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置,還包含:絕緣膜,設(shè)置在所述第一電極部分與所述第一擴(kuò)散部分之間,且具有足夠薄以允許產(chǎn)生偶極且允許隧道電流流過(guò)的厚度。
[0264](17)根據(jù)(I)到(16)中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置,還包含:絕緣層,在所述凹槽的底側(cè)上埋入在所述凹槽中,
[0265]其中所述柵極部分形成在所述絕緣層上。
[0266](18)—種存儲(chǔ)器電路,設(shè)有開(kāi)關(guān)元件以及非易失性元件和易失性元件中的一者,所述開(kāi)關(guān)元件被配置成控制流過(guò)所述非易失性元件和所述易失性元件中的一者的電流,所述開(kāi)關(guān)元件包含:
[0267]第一擴(kuò)散部分,處于具有凹槽的半導(dǎo)體層中,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處或附近;
[0268]第二擴(kuò)散部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述凹槽的上端處;
[0269]溝道部分,在所述半導(dǎo)體層中形成在所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間;
[0270]柵極部分,在與所述溝道部分相對(duì)的位置處埋入在所述凹槽中;
[0271]第一電極部分,電耦接到所述第一擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬希?br>[0272]第二電極部分,電耦接到所述第二擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬希?br>[0273]第三電極部分,電耦接到所述柵極部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬?;以?br>[0274]應(yīng)力施加部分,被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。
[0275](19)根據(jù)(18)的存儲(chǔ)器電路,其中所述非易失性元件是磁性隧道結(jié)(MTJ)元件。
[0276](20) 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法,所述方法包含:
[0277]在具有凹槽的半導(dǎo)體層中穿過(guò)所述凹槽形成第一擴(kuò)散部分且形成第二擴(kuò)散部分,進(jìn)而在所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間形成溝道部分,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處,且所述第二擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的上端處;
[0278]在包含所述凹槽的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成柵極絕緣膜,接著形成柵極部分且移除所述柵極絕緣膜的從所述凹槽突起的部分,所述柵極絕緣膜由具有比氧化硅的相對(duì)介電常數(shù)高的相對(duì)介電常數(shù)的高k材料制成,且所述柵極部分由金屬材料制成且在所述凹槽中形成在與所述溝道部分相對(duì)的位置處;以及
[0279]形成應(yīng)力施加部分,所述應(yīng)力施加部分被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。
[0280](21)—種半導(dǎo)體裝置的制造方法,所述方法還包含:
[0281]形成凹槽,接著形成絕緣層,所述凹槽穿透半導(dǎo)體層,所述半導(dǎo)體層包含第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層和所述第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體層,所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述第三半導(dǎo)體層以此次序形成,且所述絕緣層在所述凹槽中形成在所述凹槽的底表面?zhèn)壬希?br>[0282]在包含形成了所述絕緣層的所述凹槽的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成柵極絕緣膜,接著形成柵極部分,進(jìn)而在所述第二半導(dǎo)體層中形成溝道部分,且移除所述柵極絕緣膜的從所述凹槽突起的部分,所述柵極絕緣膜由具有比氧化硅的相對(duì)介電常數(shù)高的相對(duì)介電常數(shù)的高k材料制成,且所述柵極部分由金屬材料制成且在所述凹槽內(nèi)形成在與所述溝道部分相對(duì)的位置處;以及
[0283]形成應(yīng)力施加部分,所述應(yīng)力施加部分被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。
[0284](22)根據(jù)(20)或(21)的半導(dǎo)體裝置的制造方法,所述方法還包含:
[0285]形成第一電極部分、第二電極部分以及第三電極部分,所述第一電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿龅谝粩U(kuò)散部分,所述第二電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿龅诙U(kuò)散部分,且所述第三電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿鰱艠O部分。
[0286]本申請(qǐng)主張2014年I月8日向日本專利局申請(qǐng)的第JP 2014-1806號(hào)日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)的權(quán)益,所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0287]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解,可取決于設(shè)計(jì)要求和其它因素而發(fā)生各種修改、組合、子組合和更改,只要所述修改、組合、子組合和更改處于隨附權(quán)利要求書(shū)或其等同物的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置,包括: 第一擴(kuò)散部分,處于具有凹槽的半導(dǎo)體層中,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處或附近; 第二擴(kuò)散部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述凹槽的上端處; 溝道部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間; 柵極部分,在與所述溝道部分相對(duì)的位置處埋入在所述凹槽中; 第一電極部分,電耦接到所述第一擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬希?第二電極部分,電耦接到所述第二擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬希?第三電極部分,電耦接到所述柵極部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬?;以?應(yīng)力施加部分,被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,其中所述應(yīng)力施加部分包含以下(a)到(d)中的一者或更多者: (a)第一應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬希?(a)第二應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述后表面?zhèn)壬希?(c)第三應(yīng)力施加膜,設(shè)置在所述溝道部分的兩側(cè)上;以及 (d)所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者,各自具有與所述溝道部分的晶格常數(shù)不同的晶格常數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述壓縮應(yīng)力施加到所述溝道部分; 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且 所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述拉伸應(yīng)力施加到所述溝道部分; 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且 所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈100〉。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述應(yīng)力施加部分被配置成將所述拉伸應(yīng)力施加到所述溝道部分; 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管;且 所述溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分包含Ge和SiGe中的一者。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)大的晶格常數(shù); 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且 所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中:所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)小的晶格常數(shù); 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管;且 所述溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈100〉。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第一擴(kuò)散部分和所述第二擴(kuò)散部分中的一者或兩者具有比所述溝道部分的所述晶格常數(shù)小的晶格常數(shù); 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管;且 所述溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第三應(yīng)力施加膜的頂表面形成在比所述第二擴(kuò)散部分的頂表面低的位置處;且所述第一應(yīng)力施加膜形成在所述第二擴(kuò)散部分的所述頂表面和所述第三應(yīng)力施加膜的所述頂表面上。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第三應(yīng)力施加膜的后表面形成在從所述第一擴(kuò)散部分的后表面凹陷的位置處;且所述第二應(yīng)力施加膜形成在所述第一擴(kuò)散部分的頂表面和所述第三應(yīng)力施加膜的所述后表面上。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面中的每一者上。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,其中所述溝道部分包含第一溝道部分和第二溝道部分,所述第一溝道部分形成在所述凹槽中彼此相對(duì)的兩個(gè)第一側(cè)表面上,且所述第二溝道部分形成在鄰近于所述第一側(cè)表面且正交于所述第一側(cè)表面的兩個(gè)第二側(cè)表面上。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成P型晶體管; 所述第一溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉; 所述第二溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉;且 所述第一溝道部分的溝道寬度大于所述第二溝道部分的溝道寬度。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置,其中: 所述第一擴(kuò)散部分、所述第二擴(kuò)散部分以及所述溝道部分構(gòu)成η型晶體管; 所述第一溝道部分形成在{110}平面上,且具有溝道取向〈110〉; 所述第二溝道部分形成在{100}平面上,且具有溝道取向〈110〉;且 所述第二溝道部分的溝道寬度大于所述第一溝道部分的溝道寬度。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,還包括:絕緣膜,設(shè)置在所述第一電極部分與所述第一擴(kuò)散部分之間,且具有足夠薄以允許產(chǎn)生偶極且允許隧道電流流過(guò)的厚度。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置,還包括:絕緣層,在所述凹槽的底側(cè)上埋入在所述凹槽中, 其中所述柵極部分形成在所述絕緣層上。18.—種存儲(chǔ)器電路,設(shè)有開(kāi)關(guān)元件以及非易失性元件和易失性元件中的一者,所述開(kāi)關(guān)元件被配置成控制流過(guò)所述非易失性元件和所述易失性元件中的一者的電流,所述開(kāi)關(guān)元件包括: 第一擴(kuò)散部分,處于具有凹槽的半導(dǎo)體層中,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處或附近; 第二擴(kuò)散部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述凹槽的上端處; 溝道部分,形成在所述半導(dǎo)體層中的所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間; 柵極部分,在與所述溝道部分相對(duì)的位置處埋入在所述凹槽中; 第一電極部分,電耦接到所述第一擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬希?第二電極部分,電耦接到所述第二擴(kuò)散部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬希?第三電極部分,電耦接到所述柵極部分,且設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬希灰约?應(yīng)力施加部分,被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的存儲(chǔ)器電路,其中所述非易失性元件是磁性隧道結(jié)(MTJ)元件。20.—種制造半導(dǎo)體裝置的方法,所述方法包括: 在具有凹槽的半導(dǎo)體層中穿過(guò)所述凹槽形成第一擴(kuò)散部分且形成第二擴(kuò)散部分,進(jìn)而在所述第一擴(kuò)散部分與所述第二擴(kuò)散部分之間形成溝道部分,所述第一擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的底部處,且所述第二擴(kuò)散部分形成在所述凹槽的上端處; 在包含所述凹槽的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成柵極絕緣膜,接著形成柵極部分且移除所述柵極絕緣膜的從所述凹槽突起的部分,所述柵極絕緣膜由具有比氧化硅的相對(duì)介電常數(shù)高的相對(duì)介電常數(shù)的高k材料制成,且所述柵極部分由金屬材料制成且在所述凹槽中形成在與所述溝道部分相對(duì)的位置處; 形成應(yīng)力施加部分,所述應(yīng)力施加部分被配置成在垂直于所述半導(dǎo)體層的方向上將壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力中的一者施加到所述溝道部分;以及 形成第一電極部分、第二電極部分以及第三電極部分,所述第一電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的后表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿龅谝粩U(kuò)散部分,所述第二電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿龅诙U(kuò)散部分,且所述第三電極部分設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述頂表面?zhèn)壬锨译婑罱拥剿鰱艠O部分。
【文檔編號(hào)】H01L27/088GK105874578SQ201480071921
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日
【發(fā)明人】橫山孝司, 梅林拓
【申請(qǐng)人】索尼公司
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