[發明專利]具有橢圓柱狀鰭的凹入式晶體管

有效

• 申請號: 201110452514.7
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102738223A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 吳鐵將;陳逸男;劉獻文
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明涉及一種凹入式柵極晶體管，特別是涉及一種具有橢圓柱狀鰭的凹入式晶體管。

背景技術

隨著器件設計的尺寸不斷縮小，晶體管柵極通道長度縮短所引發的短溝道效應已成為半導體器件進一步提升集成度的障礙。過去已有人提出方法，以避免發生短溝道效應，例如，減少柵極氧化層的厚度或是增加摻雜濃度等，然而，這些方法卻可能同時造成器可靠度的下降或是數據傳送速度變慢等問題，并不適合實際應用在工藝上。

為解決這些問題，目前所述領域現已發展出并逐漸采用一種所謂的凹入式柵極的晶體管器件設計，藉以提升如動態隨機存取存儲器等集成電路集成度的作法。

相較于傳統水平式晶體管的源極、柵極與漏極，所謂的凹入式柵極晶體管將部分柵極設置在位在基底內的一溝槽中。然而，前述的凹入式柵極晶體管器件仍有諸多缺點，例如，高柵極對漏極(或柵極對源極)電容與柵極引發漏極漏電流(gate?induced?drain?leakage，簡稱為GIDL)、驅動電流(driving?current)不足，以及較差的亞閾值擺幅(subthreshold?swing或SS)特性，這些都是導致器件操作效能下降的原因，因此需要進一步改善及改進。

發明內容

本發明的主要目的在提供一種具有橢圓柱狀鰭的凹入式晶體管，可以改善晶體管器件的操作效能，并解決習用技術的不足與缺點。

根據本發明的優選實施例，本發明提供一種具有橢圓柱狀鰭的凹入式晶體管，包含：一半導體基底、一第一絶緣區和一第二絶緣區同時設置在半導體基底中，并在第一絶緣區和第二絶緣區之間定義出一有源區域、一柵極結構設置在半導體基底中，其中柵極結構分為一上部分和一下部分，柵極結構的上部分設置在有源區域中，柵極結構的下部分包含一前方鰭、至少一中間鰭和一后方鰭，前方鰭設置在第一絶緣區，中間鰭設置在有源區域中，后方鰭設置在第二絶緣區，前方鰭和后方鰭都是橢圓柱形、一源極摻雜區設置在有源區域中并且位在柵極結構的一側以及一漏極摻雜區設置在有源區域中并且位在柵極結構的另一側。

前述的前方鰭、中間鰭和后方鰭系設置在半導體基底中，前方鰭、中間鰭和后方鰭的底部會使柵極結構底部呈現凹凸狀，進而增加溝道的數量，可以使得晶體管有更好的效能。

附圖說明

圖1為依據本發明優選實施例所繪示的凹入式柵極晶體管以及溝槽式電容動態隨機存取存儲器陣列的部分版圖示意圖。

圖2則分別顯示圖1中的I-I’橫斷面、II-II’橫斷面、III-III’橫斷面和IV-IV’橫斷面。

圖3至圖7分別為以第1圖中的I-I’橫斷面、II-II’橫斷面和III-III’橫斷面所繪示的具有橢圓柱狀鰭的凹入式晶體管的制作方法。

其中，附圖標記說明如下：

1?????半導體基底??????10????具有橢圓柱狀鰭的凹

????????????????????????????入式晶體管

12????有源區域????????14????第一淺溝絕緣結構

16????深溝槽電容結構??18????柵極結構

20????源極摻雜區??????22????漏極摻雜區

24????柵極氧化層??????26????柵極電極

28????上部分??????????30????下部分

32????垂直側壁????????34????前方鰭

36????中間鰭????????????38????后方鰭

40????結合組件??????????42????第一凹入區域

44????第二凹入區域??????46????第一突出部

48????第二突出部????????50、54溝槽

51????側壁子????????????53????小溝槽

56????掩膜層????????????58、59凹陷

60????字符線????????????62????絶緣層

114???第二淺溝絕緣結構??136???垂直側壁

236???方形底部

具體實施方式

雖然本發明以實施例揭露如下，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以后附的權利要求所界定者為準，且為了不致使本發明的精神晦澀難懂，一些習知結構與工藝步驟的細節將不再于此揭露。