[發明專利]包括在柱子底下延伸的源區/漏區的場效應晶體管

有效

• 申請號: 200710112138.0
• 申請日: 2007-06-19
• 公開（公告）號: CN101093855A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 孫英雄;尹在萬;金奉秀;徐亨源
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L27/088;H01L21/8234;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/265
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 黃啟行;陸錦華

技術領域

本發明涉及微電子器件及制造方法，更具體涉及集成電路場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

集成電路場效應晶體管(FET)，常常被稱為金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、金屬絕緣體半導體場效應晶體管(MISFET)、絕緣柵場效應晶體管，或被簡單地稱為MOS/MIS器件，廣泛地用于集成電路邏輯、存儲器、處理器、模擬和/或用于消費者、商業和/或其他應用的其他集成電路。隨著集成電路場效應晶體管的集成度增加，其有源區的尺寸和溝道長度可以繼續減小。隨晶體管的溝道長度的減小，在溝道區中的電場或電位可能變得相當大時，源區/漏區的影響導致所謂的“短溝道效應”。而且，隨有源區的按比例縮小，溝道寬度可能減小，這也可能增加器件的閾值電壓和/或導致其他所謂的“窄寬度效應”。

在減小這些和/或其他效應的努力中，提出了垂直柱狀晶體管。在垂直柱形晶體管中，可以在從集成電路襯底延伸的柱子中設置垂直溝道。在Mitsui的、名稱為″Method?Of?Manufacturing?A?SemiconductorDevice?Having?Vertical?Transistor?With?Tubular?Double-Gate″的美國專利5,480,838中，描述了一種垂直柱狀晶體管。Mitsui的圖2如這里的圖1所示。如Mitsui的摘要所述，公開了一種半導體器件，在不需要改變其柵電極的材料的條件下允許其閾值電壓的控制以及適合于高密度集成。該半導體器件包括p型單晶硅襯底1，具有圓柱形部分，該具有圓柱形部分有內表面和外表面以及在垂直方向上延伸。在圓柱形部分2的內表面和外表面分別布置第一柵電極8和第二柵電極10。在圓柱形部分2的頂端上形成源區/漏區5，同時在圓柱形部分2的內底表面上形成源區/漏區3。因此，該圓柱形部分2可以被用作MIS場效應晶體管的溝道區。通過施加分壓到兩個柵電極，第一電極和第二電極，可以容易地控制晶體管的閾值電壓。

在Hirayama的、名稱為″Vertical?Field?Effect?Transistor?andManufacturing?Method?Thereof″的美國專利6,015,725中，描述了另一種垂直柱狀場效應晶體管。Hirayama的圖2如這里的圖2所示。如Hirayama的摘要所述，公開了一種垂直場效應晶體管1及其制造方法，其中通過離子注入，在襯底2中形成與襯底2相反導電類型的掩埋層3至預定深度。凹陷2a的底部位于相應的掩埋層3內，該凹陷2a用于在襯底2上形成突出2b。凹陷2a的寬度被設置為小于掩埋層3的寬度。突出2b的表面和凹陷2a的底部分別形成有雜質區4a，4b；5a，5b，構成源和漏區。突出2b的側壁上形成的溝道區的溝道長度L被掩埋層3和突出2b的表面上的雜質區5a，5b之間的距離限定。

不幸地，如上所述的垂直柱狀晶體管也可能顯示出柵-引起的漏區泄漏(GIDL)，這也可以減小垂直柱狀晶體管的性能。

發明內容

根據本發明的某些實施例的場效應晶體管包括，襯底和遠離襯底延伸的柱子。該柱子包括鄰近襯底的基體、遠離襯底的頂部以及在基體和頂部之間延伸的側壁。在該側壁上設置絕緣柵。在柱子底下并鄰近絕緣柵的襯底中設置第一源區/漏區。在柱子底下并遠離絕緣柵的襯底中設置第二源區/漏區，與第一源區/漏區相比，該第二源區/漏區被重摻雜。

在某些實施例，該柱子是基體和頂部之間的中間部分與相鄰的基體和頂部相比更窄的I-形柱子，以便該側壁包括基體和頂部之間的凹陷中間部分。該絕緣柵可以包括在該凹陷部分上延伸的絕緣層和遠離側壁的絕緣層上的柵電極。在該柱子外面的襯底中也可以設置溝槽隔離區，其中第一和第二源區/漏區在與溝槽隔離區相鄰的襯底中延伸。

在某些實施例，第二源區/漏區與第一源區/漏區相比，進一步朝著柱子的中心軸延伸。在另一實施例中，第一源區/漏區與第二源區/漏區相比，進一步朝著柱子的中心軸延伸。在再一實施例中，在柱子底下并遠離第一源區/漏區的襯底中還設置第三源區/漏區。與第二源區/漏區相比，第三源區/漏區被輕摻雜。在這些實施例中，與第一和第三源區/漏區相比，第二源區/漏區可以朝著柱子的中心軸方向進一步延伸。