[發明專利]形成凹進式通路裝置的方法

有效

• 申請號: 200680009171.4
• 申請日: 2006-03-08
• 公開（公告）號: CN101147257A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 庫納爾·R·帕雷克;蘇拉杰·馬修;吉吉什·D·特里維迪;約翰·K·扎胡拉克;珊·D·唐
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L27/108
• 分類號: H01L27/108;H01L21/8242
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方

技術領域

本發明涉及形成與半導體構造相關聯的凹進式通路裝置的方法。

背景技術

半導體晶體管裝置是一種包括柵極的裝置，所述柵極通過由所述柵極控制的溝道將一對源極/漏極區彼此互連。晶體管裝置是半導體構造的常見電路裝置。舉例來說，晶體管裝置可并入到存儲器結構中，所述存儲器結構包含(例如)動態隨機存取存儲器(DRAM)和靜態隨機存取存儲器(SRAM)。

半導體制造中的持續目標是增加集成度，且因此減小裝置所消耗的半導體占地空間量。然而，減小晶體管裝置的大小導致許多困難。舉例來說，當晶體管裝置的溝道長度減小時，試圖控制溝道相對側上的源極/漏極區之間的電子流動時出現許多問題。這些問題一般稱為短溝道效應。

一種對于克服短溝道問題可能有效的方法是，使晶體管裝置凹進在襯底內，以使得與其為非凹進式時相比，裝置消耗較小占地空間且仍具有相對較長的溝道。圖1展示非凹進式晶體管裝置，且圖2展示凹進式裝置以供與非凹進式裝置進行比較。

首先參看圖1，半導體構造10經說明為包括襯底12。所述襯底12可包括(例如)輕度摻雜有本底p型摻雜劑的單晶硅。為了幫助解釋所附權利要求書，術語“半導電襯底”和“半導體襯底”經定義為意指包括半導電材料的任何構造，所述半導電材料包含(但不限于)例如半導電晶片的塊狀半導電材料(單獨或以組合件形式而在其上包括其它材料)和半導電材料層(單獨或以組合件形式包括其它材料)。術語“襯底”是指任何支撐結構，包含(但不限于)上述半導電襯底。

晶體管裝置14由襯底支撐。所述晶體管裝置包含柵極16，其通過介電材料18而與襯底12間隔開；沿著柵極側壁包含側壁間隔物24；在柵極的相對側上包含一對源極/漏極區20；且在所述源極/漏極區之間包含溝道區22。

柵極16可包括各種導電材料，包含(例如)各種金屬、金屬合成物和/或導電摻雜硅或其它導電摻雜半導體材料。介電材料18可包括任何適宜的材料或材料組合，且通常將包括二氧化硅，基本上由二氧化硅組成，或由二氧化硅組成。側壁間隔物24可包括任何適宜的合成物或合成物組合，且通常將包括氮化硅和二氧化硅中的一者或兩者。源極/漏極區20可包括處于單晶硅襯底12內的導電摻雜區，且可包括具有輕度摻雜延伸的重度摻雜區。舉例來說，源極/漏極區20可包括重度n型摻雜區或重度p型摻雜區，且可包括在側壁24下方延伸的輕度摻雜部分。溝道區22摻雜有閾值電壓植入物，且當足夠的電流通過柵極16時將源極/漏極區20可操作地彼此互連。

圖2展示包括半導體襯底32和由襯底支撐的晶體管34的構造30。晶體管包括在襯底內延伸的柵極36、在柵極與襯底之間的介電材料38、在襯底內處于柵極附近的源極/漏極區40和在柵極的最低部分周圍延伸并將源極/漏極區40彼此互連的溝道區42。盡管未圖示，但可在柵極36附近提供側壁間隔物，所述側壁間隔物類似于上文參看圖1論述的間隔物24。

襯底32、介電材料38、柵極36和源極/漏極區40可包括與上文關于圖1的襯底12、柵極16、介電材料18和源極/漏極區20論述的那些材料相同的材料。并且，可在溝道區42內提供閾值電壓植入物，所述植入物類似于在圖1的區22內提供的閾值電壓植入物。

圖2的凹進式裝置構造與圖1的非凹進式裝置構造之間的差異是，圖2的裝置的溝道區42由于溝道區在柵極36的凹進部分周圍延伸而得以加長。相對于圖1的裝置14，這可減小圖2的晶體管裝置34的短溝道效應。

盡管凹進式通路裝置相對于非凹進式裝置在可在避免短溝道效應的同時實現的組裝密度方面具有優點，但在凹進式通路裝置的大規模制造過程中遇到了各種問題，如果凹進式通路裝置要在商業上變得可行的話，就應解決所述問題。因此，需要開發用于大規模制造凹進式通路裝置的新方法。凹進式通路裝置的一種應用是在存儲器陣列中，例如DRAM陣列。因此，如果為大規模制造凹進式通路裝置而開發的方法適用于制造存儲器陣列，那么將更加合乎需要。

發明內容

在一個方面，本發明包含一種形成凹進式通路裝置的方法。提供半導體襯底。在所述襯底內形成凹進式通路裝置溝渠。一對凹進式通路裝置溝渠彼此鄰近。在所述凹進式通路裝置溝渠內形成導電柵極材料。在所述導電柵極材料附近形成源極/漏極區。導電柵極材料和源極/漏極區一起形成一對鄰近的凹進式通路裝置(具體地說，一對凹進式通路晶體管)。在襯底內形成凹進式通路裝置溝渠之后，在鄰近的凹進式通路裝置之間形成隔離區溝渠。用電絕緣材料填充所述隔離區溝渠以形成溝渠式隔離區。