[發(fā)明專利]垂直型半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310201227.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103872128B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸南均
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/08;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: 許偉群,俞波

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2012年12月14日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2012-0146381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

各種實(shí)施例總體而言涉及一種垂直型半導(dǎo)體器件，更具體而言，涉及一種垂直型半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

便攜式數(shù)字器件的分布率已經(jīng)日益增加，并且已經(jīng)對(duì)被嵌入在有限的尺寸中以用高速來(lái)處理大容量的數(shù)據(jù)的超高集成、超高速率以及超低功率的存儲(chǔ)器件有了需要。

已經(jīng)對(duì)垂直存儲(chǔ)器件進(jìn)行了積極地研究以滿足這些需求。近來(lái)，垂直結(jié)構(gòu)被引入到了作為下一代存儲(chǔ)器件而備受關(guān)注的電阻存儲(chǔ)器件中。

電阻存儲(chǔ)器件是經(jīng)由存取器件來(lái)選擇存儲(chǔ)器單元、改變與存取器件電連接的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存材料的電阻狀態(tài)、以及儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的一種器件。作為阻變存儲(chǔ)器件典型地有相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（PCRAM）、電阻RAM（ReRAM）、磁阻RAM（MRAM）等。

可以利用二極管或晶體管作為阻變存儲(chǔ)器件的存取器件。具體地，晶體管的閾值電壓與二極管相比被控制得較低，且因而晶體管的操作電壓可以減小，并且晶體管作為阻變存儲(chǔ)器件的存取器件因應(yīng)用垂直結(jié)構(gòu)而已經(jīng)再次受到關(guān)注。

更確切地說(shuō)，由于必須對(duì)二極管施加1.1V或更大的電壓，所以在減小二極管的操作電壓上存在限制。此外，當(dāng)二極管形成在字線上時(shí)，字線的電阻根據(jù)在單元中的位置而變化，以引起字線跳躍。

由于相關(guān)領(lǐng)域中的晶體管被形成為水平結(jié)構(gòu)，所以減小率受到限制。然而，垂直晶體管可以充分地保證在有限的溝道區(qū)內(nèi)的電流驅(qū)動(dòng)能力。另外，因外部電阻部件而引起的壓降可以經(jīng)由源極電阻的減小而得到改善。

然而，當(dāng)形成當(dāng)前的垂直結(jié)構(gòu)晶體管時(shí)，垂直結(jié)構(gòu)晶體管通過(guò)刻蝕單元區(qū)中的半導(dǎo)體襯底來(lái)形成，并且水平結(jié)構(gòu)晶體管形成在外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底中。因此，期望的集成度因單元區(qū)與外圍區(qū)之間的臺(tái)階而無(wú)法在隨后的工藝中獲得。另外，需要備用項(xiàng)來(lái)補(bǔ)償比二極管更低的晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力。

發(fā)明內(nèi)容

一種示例性垂直型半導(dǎo)體器件可以包括：公共源極區(qū)，所述公共源極區(qū)形成在半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)中；溝道區(qū)，所述溝道區(qū)形成在公共源極區(qū)上、并且具有預(yù)定高度和第一直徑；漏極區(qū)，所述漏極區(qū)形成在溝道區(qū)上、并且具有預(yù)定高度和比第一直徑大的第二直徑；以及第一柵電極，所述第一柵電極包圍溝道區(qū)。

一種制造示例性垂直型半導(dǎo)體器件的方法可以包括以下步驟：提供具有單元區(qū)和外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底；將單元區(qū)的半導(dǎo)體襯底圖案化以形成柱體結(jié)構(gòu)；在柱體結(jié)構(gòu)中形成從柱體結(jié)構(gòu)的底部至預(yù)定高度的凹陷；以及形成第一柵電極以包圍凹陷。

在以下標(biāo)題為“具體實(shí)施方式”的部分描述這些和其它的特點(diǎn)、方面以及實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

從如下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更加清楚地理解本公開(kāi)的主題的以上和其它的方面、特征以及其它的優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1至圖18是說(shuō)明一種制造一種示例性垂直型半導(dǎo)體器件的方法的示圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖來(lái)更加詳細(xì)地描述示例性實(shí)施。在附圖中，（a）是垂直型半導(dǎo)體器件的沿著第一方向（X方向，每個(gè)附圖中的（c）中的A1-A2方向）、例如沿著字線方向的截面圖，（b）是垂直型半導(dǎo)體器件的沿著第二方向（Y方向，每個(gè)附圖中的（c）中的B1-B2方向）、例如沿著位線方向的截面圖，（c）是垂直型半導(dǎo)體器件的平面圖，以及（p）是垂直型半導(dǎo)體器件的外圍區(qū)的截面圖。

本文參照截面圖描述示例性實(shí)施例，截面圖是示例性實(shí)施例（以及中間結(jié)構(gòu)）的示意性圖示。照此，將可以預(yù)料到例如因制造技術(shù)和/或公差而引起的圖示形狀的變化。因而，示例性實(shí)施不應(yīng)被解釋為局限于本文所說(shuō)明的區(qū)域的特定形狀、而是可以包括例如緣于制造的形狀差異。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，可能對(duì)層和區(qū)域的長(zhǎng)度和尺寸進(jìn)行夸大。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。還要理解當(dāng)提及一層在另一層或襯底“上”時(shí)，其可以直接在另一層或襯底上，或還可以存在中間層。

圖1至圖18是說(shuō)明一種制造一種示例性垂直型半導(dǎo)體器件的方法的示圖。

參見(jiàn)圖1，硬掩模105形成在半導(dǎo)體襯底101上。單元區(qū)和外圍區(qū)由器件隔離層103來(lái)限定，并且在外圍區(qū)中的有源區(qū)由器件隔離層103來(lái)限定。此時(shí)，僅對(duì)單元區(qū)選擇性地執(zhí)行離子注入工藝，以半導(dǎo)體襯底101的表面為基準(zhǔn)在半導(dǎo)體襯底101中順序形成漏極區(qū)、溝道區(qū)以及公共源極區(qū)。離子注入工藝可以在隨后的工藝中執(zhí)行。