[發明專利]半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201210048345.5
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102651367A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 李鏡漢
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/10
• 分類號: H01L27/10;H01L21/8232
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;何勝勇

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，更具體地說，涉及具有字線和位線的半導體器件及其制造方法。

背景技術

一般而言，半導體是以導電率和材質介于導體與絕緣體之間為特征的材料。雖然半導體在本征狀態下類似于絕緣體，但半導體具有如下的特性：在添加雜質或利用其它處理的情況下，導電率增大。半導體用于通過添加雜質制造例如晶體管等半導體器件以及用于將導體和裝置連接起來。而裝置用半導體器件制造并具有多種功能，并且裝置因此被稱為半導體裝置。半導體存儲器件是這種半導體裝置的典型實例。

半導體存儲器件由單位單元(cell，又稱為晶胞)組成，每個單位單元均由電容器和晶體管構成。晶體管用于臨時地存儲數據，并且響應于控制信號(字線)利用導電率根據環境而改變的半導體特性而在位線與電容器之間傳輸數據。晶體管包括三個區域，即：柵極、源極和漏極，并且電荷根據施加在柵極上的控制信號而在源極與漏極之間移動。電荷利用半導體特性而經由溝道區在源極與漏極之間移動。

當用常規方法在半導體基板上制造晶體管時，在半導體基板上形成柵極并且從柵極的兩側將雜質注入半導體基板中，以便形成源極和漏極。在這種情況下，基板的位于柵極下方且位于源極與漏極之間的部分用作晶體管的溝道區。具有水平溝道區的晶體管占據半導體基板的預定面積。由于半導體存儲器件中包括多個晶體管，所以難以減小具有這種復雜結構的半導體存儲器件的單位單元尺寸。

隨著單位單元尺寸減小，每片晶片可生產的半導體存儲器件數目增加，從而提高了產量。已經提出了用于減小半導體存儲器件的單位單元尺寸的多種方法。這些方法中的一種方法使用包括豎直晶體管的三維晶體管，用以代替具有水平溝道區的常規水平晶體管，豎直晶體管具有豎直溝道區。

發明內容

本發明旨在提供一種半導體器件及其制造方法，該半導體器件具有能夠將柱體中的溝道面積最大化的新結構。

根據一個示例性實施例的一個方面，一種具有新結構的半導體器件包括：柱體，其設置在半導體基板上并具有第一側部至第四側部；第一位線，其設置在所述柱體的第一側部處；存儲節點接面(junction，或結)區域，其設置在所述柱體的與所述第一側部相對的第三側部處；以及柵極，其設置在所述柱體的第二側部或者與所述第二側部相對的第四側部處。

所述半導體器件還可以包括：第二位線，所述第二位線與所述第一位線的下緣相連并沿與所述柱體垂直的方向延伸。

所述第一位線的材料可以與所述第二位線的材料相同，并且所述第一位線和所述第二位線可以在一個單元中形成倒T形結構。

所述第一位線可以具有矩形形狀、橢圓形形狀或三角形形狀。

所述半導體器件還可以包括：字線，所述字線與所述柵極的上緣相連并沿與所述柱體垂直的方向延伸。

所述柵極可以設置在所述柱體的第二側部和第四側部處。

所述柵極還可以設置在所述柱體的上表面上并具有倒U形結構。

另外，所述柵極可以設置在所述柱體的整個第二側部或整個第四側部處，或者部分地設置在所述柱體的第二側部或第四側部的上部處。

所述半導體器件還可以包括：存儲節點，所述存儲節點與所述存儲節點接面區域相連并圍繞所述柱體、所述第一位線和所述柵極。

所述半導體器件還可以包括：介電層，其圍繞所述存儲節點的外周面；以及板節點，其圍繞所述介電層。所述柱體可以呈矩形柱形狀或圓柱形狀。

根據本發明的另一方面，一種半導體器件包括：柱體，其從基板延伸；第一位線，其形成在所述柱體的第一側壁處；柵極圖案，其形成在所述柱體的第二側壁處；以及第一存儲節點圖案，其形成在所述柱體的第三側壁處；其中，所述第一側壁和所述第三側壁通過所述第二側壁彼此相連。

所述半導體器件還可以包括：第二存儲節點圖案，其從所述第一存儲節點圖案延伸并圍繞所述柱體。

所述半導體器件還可以包括：絕緣層，其以使所述柵極圖案和所述第一位線相對于所述第二存儲節點圖案絕緣的方式形成在所述柱體與所述第二存儲節點圖案之間。

所述柵極圖案在所述柱體的頂面上延伸，并且所述第一側壁與所述第二側壁通過所述柱體的頂面而彼此相連。

所述柵極圖案進一步延伸在所述柱體的第四側壁上，并且所述第二側壁和所述第四側壁通過所述第一側壁而彼此相連。

所述柵極圖案呈倒U形。

所述柱體是柱形圖案或多邊形圖案。

所述第二存儲節點圖案構造為具有筒形外輪廓或多邊形外輪廓。