[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310011310.9
• 申請(qǐng)日: 2013-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN103545373B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙興在
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛(ài)思開海力士有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 石卓瓊;俞波

本發(fā)明公開了一種垂直溝道晶體管，所述垂直溝道晶體管包括：柱體，所述柱體形成在襯底之上；以及柵電極，所述柵電極形成在柱體的側(cè)壁上，其中，所述柱體包括：源極區(qū)、在源極區(qū)之上的垂直溝道區(qū)、在垂直溝道區(qū)之上的漏極區(qū)、以及插入在垂直溝道區(qū)與漏極區(qū)之間的泄漏防止區(qū)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2012年7月17日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2012-0077772的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體，更具體而言，涉及一種垂直溝道晶體管及其制造方法，以及包括垂直溝道晶體管的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

大部分半導(dǎo)體器件包括晶體管。例如，諸如DRAM的存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器單元包括諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）的單元晶體管。一般地，MOSFET在半導(dǎo)體襯底中形成源極區(qū)/漏極區(qū)。這種MOSFET被稱作為平面溝道晶體管。

由于半導(dǎo)體器件的集成度和性能的不斷改善，MOSFET的制造技術(shù)正接近其物理極限。例如，隨著存儲(chǔ)器單元尺寸的減小，MOSFET的尺寸已經(jīng)減小。因而，MOSFET的溝道長(zhǎng)度也必然會(huì)減小。當(dāng)MOSFET的溝道長(zhǎng)度減小時(shí)，存儲(chǔ)器件的特性會(huì)由于各種問(wèn)題而退化。例如，數(shù)據(jù)保持性能會(huì)退化。

為了克服上述問(wèn)題，提出了垂直溝道晶體管。垂直溝道晶體管具有形成在柱體的下部部分和上部部分中的源極區(qū)和漏極區(qū)。柱體成為溝道，并且在柱體的側(cè)壁上形成垂直柵電極。

圖1示出現(xiàn)有的垂直溝道晶體管。

參見圖1，現(xiàn)有的垂直溝道晶體管包括柱體P、柵電介質(zhì)層13以及柵電極14。柱體P包括源極區(qū)11B、漏極區(qū)11A以及垂直溝道區(qū)12。

源極區(qū)11B和漏極區(qū)11A可以經(jīng)離子注入而分別形成在柱體P的下部部分和上部部分中，并且可以包括N型結(jié)區(qū)。

圖2A和圖2B是現(xiàn)有的垂直溝道晶體管的能帶圖。

參見圖2A，隨著硅柱體的尺寸減小，將垂直溝道晶體管形成為浮置類型，使得溝道通過(guò)N⁺區(qū)與本體隔離。在這種結(jié)構(gòu)中，如圖2B中所示，在晶體管操作期間產(chǎn)生的空穴不會(huì)逸出到本體，但是會(huì)聚集在溝道中，由此不斷地增加溝道電位。

結(jié)果，閾值電壓Vth會(huì)顯著地變化，并且N⁺區(qū)的結(jié)泄漏增加，由此對(duì)DRAM的最重要特性之中的刷新特性產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種能通過(guò)減少結(jié)泄漏來(lái)改善刷新特性的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種垂直溝道晶體管包括：柱體，所述柱體形成在襯底之上；以及柵電極，所述柵電極形成在柱體的側(cè)壁上，其中，所述柱體包括源極區(qū)、在源極區(qū)之上的垂直溝道區(qū)、在垂直溝道區(qū)之上的漏極區(qū)以及插入在垂直溝道區(qū)與漏極區(qū)之間的泄漏防止區(qū)。

具體地，泄漏防止區(qū)可以包括含碳（C）的層，泄漏防止區(qū)可以包括碳化硅（SiC），漏極區(qū)可以包括硅，并且漏極區(qū)可以包括單晶硅。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種制造垂直溝道晶體管的方法包括以下步驟：在襯底之上形成柱體；以及在柱體的側(cè)壁上形成柵電極，其中，柱體包括源極區(qū)、在源極區(qū)之上的垂直溝道區(qū)、在垂直溝道區(qū)之上的泄漏防止區(qū)以及漏極區(qū)。

具體地，形成柱體的步驟可以包括以下步驟：通過(guò)刻蝕襯底來(lái)形成柱體圖案；在柱體圖案的上部部分形成泄漏防止區(qū)；在泄漏防止區(qū)之上形成硅層；以及通過(guò)將雜質(zhì)離子注入到硅層和柱體圖案的下部部分中來(lái)形成漏極區(qū)和源極區(qū)。

此外，形成泄漏防止區(qū)的步驟可以包括：執(zhí)行離子注入，所述離子注入被設(shè)定的目標(biāo)是離柱體圖案的表面預(yù)定的深度處，在柱體圖案的表面執(zhí)行離子注入，或者在柱體圖案之上執(zhí)行外延生長(zhǎng)。