[實(shí)用新型]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821631023.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208738255U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底，具有上表面和下表面；溝槽結(jié)構(gòu)，其包括第一溝槽，位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并從半導(dǎo)體襯底的上表面向下表面延伸，其具有第一開(kāi)口寬度；第二溝槽，位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并從所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的底部向所述半導(dǎo)體襯底的下表面延伸，其具有第二開(kāi)口寬度，該第二開(kāi)口寬度小于第一開(kāi)口寬度；柵極結(jié)構(gòu)，位于所述第一溝槽結(jié)構(gòu)和第二溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)，增加半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中柵結(jié)構(gòu)的柵極通道的面積，由此改善了短溝道效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)微縮，隨之而來(lái)的是半導(dǎo)體制程線寬越來(lái)越細(xì)，導(dǎo)致柵極通道越來(lái)越短，柵極通道過(guò)短會(huì)影響金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS晶體管)的性能，這種由柵極通道縮短而影響器件性能的效應(yīng)被稱為短溝道效應(yīng)。

由于造成短溝道效應(yīng)的主要原因來(lái)自于字線的線寬越來(lái)越短，而字線一般由柵線來(lái)形成，因此改善短溝道效應(yīng)的主要方式是增加?xùn)艠O通道的長(zhǎng)度，例如埋入式柵極就是一種改善短溝道效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的埋入式柵極為溝槽式通道。圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的溝槽柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該溝槽柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在襯底10的有源區(qū)中形成溝槽20，在溝槽20中填充柵極材料形成柵極，在溝槽兩側(cè)的襯底上部?jī)?nèi)分別形成源極S和漏極D。

但是隨著線寬不斷微縮，短溝道效應(yīng)的問(wèn)題就會(huì)一直存在。并且由于半導(dǎo)體制程線寬越來(lái)越小，要改善短溝道效應(yīng)帶來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越困難。本實(shí)用新型嘗試對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)作出改進(jìn)來(lái)改善短溝道效應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，以改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的短溝道效應(yīng)。

根據(jù)第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有器件隔離結(jié)構(gòu)以在所述半導(dǎo)體襯底上形成器件有源區(qū)；

形成在所述器件有源區(qū)內(nèi)的溝槽結(jié)構(gòu)，所述溝槽結(jié)構(gòu)包括：

第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并從所述半導(dǎo)體襯底的上表面向下表面延伸，所述第一溝槽具有第一開(kāi)口寬度；

第二溝槽，所述第二溝槽位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)并從所述第一溝槽的底部向所述半導(dǎo)體襯底的下表面延伸，所述第二溝槽具有第二開(kāi)口寬度，所述第二開(kāi)口寬度小于所述第一開(kāi)口寬度；以及

柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)。

本實(shí)用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過(guò)在現(xiàn)有的第一溝槽底部設(shè)置進(jìn)一步向下延伸的第二溝槽，從而增加了柵極溝道的長(zhǎng)度，改善了短溝道效應(yīng)。

可選地，所述第一溝槽的深度不大于500nm，所述第一開(kāi)口寬度為0.1-100nm，所述第二溝槽的深度不大于100nm，所述第二開(kāi)口寬度為0.1-50nm。將第二開(kāi)口寬度設(shè)置為小于第一開(kāi)口寬度，可以避免兩條柵極之間的通道距離過(guò)短，從而防止短路。

可選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層、柵電極層以及柵極隔離層，所述柵介質(zhì)層覆蓋在所述溝槽的側(cè)壁和底表面上，所述柵電極層填充在具有所述柵介質(zhì)層的溝槽中且頂表面低于所述第一溝槽的頂表面，所述柵極隔離層填滿所述柵電極層上方的所述溝槽結(jié)構(gòu)。柵極隔離層可同時(shí)作為保護(hù)層，可保護(hù)柵極金屬不受到污染，也可保護(hù)后續(xù)設(shè)置的層不受到污染。

可選地，所述器件隔離結(jié)構(gòu)包括溝槽隔離結(jié)構(gòu)。