[發明專利]具有垂直溝道晶體管的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110295534.8
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102446920A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 金大益;吳容哲;黃有商;曹永丞;鄭鉉雨
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L29/78;H01L21/336;H01L29/10;H01L21/8247
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 屈玉華

技術領域

本公開涉及一種半導體器件及其制造方法，更具體地，涉及具有垂直溝道晶體管的半導體器件及其制造方法。

背景技術

為了半導體器件的高度集成，可以減小圖案的線寬，和/或可以減小晶體管所占據的面積。晶體管包括例如二維金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。二維MOSFET包括分別設置在溝道區域的兩側的源極電極和漏極電極。

發明內容

根據實施例，半導體存儲器件包括：半導體襯底；半導體柱，從半導體襯底延伸，該半導體柱包括第一區域、第二區域和第三區域，該第二區域位于第一區域和第三區域之間，第三區域位于第二區域與半導體襯底之間；第一柵極圖案，設置在第二區域上，第一絕緣層在第一柵極圖案與第二區域之間；以及第二柵極圖案，設置在第三區域上，第二絕緣層在第二柵極圖案與第三區域之間。

半導體存儲器件還可以包括：電容器，電連接到第一區域；字線，電連接到第一柵極圖案；以及位線，電連接到第三區域，位線設置在字線與襯底之間，該位線在第一方向上延伸，字線在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。

第一區域和第三區域可以具有第一導電類型，第二區域和襯底具有不同于第一導電類型的第二導電類型。

第一柵極圖案和第二柵極圖案可以包括半導體材料和金屬中的至少一種。

半導體存儲器件還可以包括第三柵極圖案，該第三柵極圖案設置在第三區域上與第二柵極圖案相對并關于半導體柱設置得與第一柵極圖案基本共平面，第三絕緣層在第三柵極圖案與第三區域之間。

第二柵極圖案可以朝向第二區域延伸超過第二區域與第三區域之間的邊界，使得部分第二柵極圖案設置在第二區域上。

根據實施例，半導體存儲器件包括：半導體襯底；從半導體襯底延伸的半導體柱，半導體柱包括第一區域、第二區域和第三區域，第二區域位于第一區域與第三區域之間，第三區域位于第二區域與半導體襯底之間；第一柵極圖案，設置在第二區域上，第一絕緣層在第一柵極圖案與第二區域之間，第二柵極圖案，設置在第三區域上，第二絕緣層在第二柵極圖案與第三區域之間；第三柵極圖案，設置在第三區域上與第二柵極圖案相對并關于半導體柱設置得與第一柵極圖案基本共平面，第三絕緣層位于第三柵極圖案與第三區域之間；電容器，電連接到第一區域；字線，電連接到第一柵極圖案；以及位線，電連接到第三區域。

第一區域和第三區域可以具有第一導電類型，第二區域和襯底具有不同于第一導電類型的第二導電類型。

第一柵極圖案和第二柵極圖案可以包括半導體材料和金屬中的至少一種。

位線可以設置在字線與襯底之間，位線在第一方向上延伸，字線在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。

根據實施例，一種形成半導體存儲器件的方法包括：在半導體襯底中形成具有基本相同構造的第一溝槽和第二溝槽，第一溝槽和第二溝槽彼此相鄰設置并在第一方向上延伸；在第一溝槽中形成第一柵極圖案以及在第二溝槽中形成第二柵極圖案；在第一柵極圖案上且在第一溝槽中形成第三柵極圖案；在基本垂直于第一方向的第二方向上形成交叉第一溝槽的第三溝槽；在第三溝槽中形成位線；在第二柵極圖案上且在第二溝槽中形成插塞絕緣圖案；以及在第三柵極圖案上形成字線。

該方法還可以包括在設置于第一溝槽與第二溝槽之間的半導體柱上形成存儲元件，該半導體柱具有鄰近第三柵極圖案的有源區域。

該方法還可以包括在形成第一柵極圖案之前在第一溝槽的側壁上形成第一絕緣層。

該方法還可以包括在形成第二柵極圖案之前在第二溝槽的下側壁上形成第二絕緣層。

該方法還可以包括在形成第三柵極圖案之前在第二溝槽的上側壁以及在第一柵極圖案的頂表面上形成第三絕緣層。

存儲元件可以包括電容器。

該方法還可以包括在形成位線之前，在第三溝槽中形成下絕緣圖案。

該方法還可以包括在形成位線之前，在有源區域下的半導體柱中進行摻雜的操作。

摻雜的操作可以使用具有不同于半導體襯底的導電類型的導電類型的雜質進行。

根據實施例，半導體存儲器件包括第一場效應晶體管和第二場效應晶體管，其中第一場效應晶體管的溝道區域構成第二場效應晶體管的源極電極，第二場效應晶體管的溝道區域構成第一場效應晶體管的漏極電極，第一場效應晶體管和第二場效應晶體管的溝道區域彼此直接接觸。

附圖說明

附圖被包括以提供對本發明構思的進一步理解，并且被并入本說明書中且構成本發明書的一部分。附圖示出本發明構思的示范性實施例，并與描述一起用于解釋本發明構思的原理。在附圖中：