[發明專利]縱向晶體管、存儲裝置以及用于制造縱向晶體管的方法

有效

• 申請號: 02131511.6
• 申請日: 2002-06-25
• 公開（公告）號: CN1400669A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: P·哈格梅耶
• 申請（專利權）人: 因芬尼昂技術股份公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L27/105;H01L21/336
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

技術領域

本發明涉及一種縱向晶體管、一種存儲裝置以及一種用于制造縱向晶體管的方法。

背景技術

由于計算機技術的迅速發展，存在著對在越來越小的裝置上提供越來越大的存儲量的存儲介質的需求。通常在大的存儲單元裝置中存儲大的數據量。例如采用可在長的時間區間中無信息損失地存儲所存儲信息的非易失存儲器作為存儲單元。例如可采用在硅芯片上的晶體管作為非易失性存儲器。

但是在進一步進展的小型化的情況下，常規的硅微電子學將遇到它的極限。尤其是在這同時每個芯片上幾億晶體管的越來越小的和越密集布置的晶體管的發展，在今后的十年中原則上將遇到物理上的問題。在低于80nm的結構尺寸時量子效應將干擾地影響，并在約30nm以下的尺寸時將制約位于芯片上的元件。

芯片上元件的增長的集成密度也會導致在位于芯片上的元件之間所不期望的串擾，并導致廢熱的劇烈上升。因此，借助于晶體管尺寸的持續發展的微型化來提高晶體管裝置的存儲密度是一種在不久以后將會遇到物理極限的方案。

因此人們謀求具有替代各個晶體管尺寸的逐步微型化的方案。一種用以進一步提高存儲密度的方案基于在芯片中垂直地，而不是平面地集成晶體管的基本構思。

此時，在提高了晶體管裝置中封裝密度的情況下，用制造技術上可掌握的和物理上必要的尺寸可以制造縱向晶體管。通常將在閃蒸工藝技術中具有柵極氧化物的特定非易失性存儲單元構成為縱向晶體管，因為這些存鍺單元需要柵極氧化物的某種厚度。其原因在于，在采用高電壓的條件下將隧道效應用于存儲單元的編程或清除。此外，縱向晶體管在制造時提供可以自由選擇溝道長度的可能性，因此可避免在位置減小的平面晶體管上所出現的擊穿效應。

然而在縱向晶體管的迄今公知的方案中基本上在芯片上僅僅垂直地制成平面晶體管結構。因此對于公知的縱向晶體管出現了費事和費時的制造方法。其原因就在于，為了避免兩個晶體管主電極“源極”和“漏極”之間的擊穿效應，溝道長度必須達到足夠大。因而這也要求晶體管控制電極“柵極”要達到足夠大的面積，以便可以可靠地控制在源極和漏極之間形成的載流子溝道。

發明內容

因此本發明基于該問題提供一種縱向晶體管、一種存儲裝置以及一種用于制造縱向晶體管的方法，其中，降低了其制造的機械和時間上的花費。

通過具有按獨立權利要求特征的一種縱向晶體管、一種存儲裝置以及一種用于制造縱向晶體管的方法可解決所述的問題。

一種縱向晶體管具有一源區、一漏區、一柵極區、和一在源區和漏區之間的溝道區。源區、溝道區和漏區設置在半導體襯底的垂直方向上。柵極區具有一用于源區、漏區和溝道區的電絕緣。圍繞溝道區如此地設置柵極區，使得柵極區和溝道區形成一同軸結構。

一種存儲裝置具有多個本發明的縱向晶體管，其中，在半導體襯底中的存儲器矩陣中彼此并列地布置縱向晶體管。

在一種用于制造縱向晶體管的方法中，首先在半導體襯底上形成一第一導電區，然后在第一導電區上形成一溝道區，隨后圍繞溝道區首先生成一絕緣層，并然后如此電形成一柵極區，使得一方面溝道區、絕緣層和柵極區形成一同軸結構，而另一方面使得柵極區與第一導電區電絕緣。最后在溝道區上生成與柵極區電絕緣的一第二導電區。

下面可以看到本發明的優點，其減小了制造方法的費事問題，同時還減小了在芯片上的本發明縱向晶體管所需要的體積。如下來實現這一點，基于溝道區和柵極區的同軸結構，盡管降低了溝道長度仍然可獲得大的柵極面積。

本發明的其它優點在于，基于同軸結構降低了制造花費，因為可以借助對稱的處理工藝和掩膜工藝來制造同軸結構。例如可以借助選擇性的沉淀方法、選擇性的刻蝕方法和其它自對準方法來制造同軸結構。因此可以省去制造處理過程的一部分，由此使處理費用大大降低。

基于本發明縱向晶體管的同軸結構，可獲得在平行于半導體襯底表面方向上減小縱向晶體管位置需求的優點。因此可以在具有多個本發明縱向晶體管的存儲裝置中獲得一種高的封裝密度。因此基于具有多個本發明縱向晶體管的存儲裝置的未來的存儲模塊可以存儲直至一個Gbit的數據量。