具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，其栅极结构具有至少一圆柱状鳍使得栅极结构的底部形成凹凸状，前述的凹入式栅极晶体管包含：半导体基底、第一絶缘区和第二絶缘区设置在半导体基底中，主动区域位在第一絶缘区和第二絶缘区之间、栅极结构设置在半导体基底中，栅极结构的下部分包含一个前方鳍、至少一个中间鳍和一个后方鳍，前方鳍设置在第一絶缘区，中间鳍设置在主动区域中，后方鳍设置在第二絶缘区，前方鳍和后方鳍均为圆柱形、源极掺杂区位在栅极结构的一侧以及漏极掺杂区位在栅极结构的另一侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种凹入式栅极晶体管，特别是关于一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管。
技术介绍
在各种不同的记忆单元设计中，一种主要的设计是动态随机存取存储器(DRAM)，一个DRAM的单元由一个电容器以及一个晶体管所构成，其中所述电容器被用来暂时储存数据，近年来，业界持续不断的如何进一步增加晶圆每单位面积的储存容量，其中之一的方法是缩小DRAM单元的尺寸，小尺寸的DRAM可以容许每个晶圆能够产出较大数量的半导体内存芯片，以增进产量。一些不同的技术已经被用来减小芯片尺寸。其中一种技术是使用凹入式栅极 (recessed gate)来代替具有水平沟道区域的传统的平坦栅极，凹入式栅极凹陷在半导体基底中，在栅极周围有沿着栅极的弯曲表面的沟道区域。然而，前述的凹入式栅极MOS晶体管组件仍有诸多缺点，例如，高栅极对漏极(或栅极对源极)电容与栅极引发漏极漏电流(gate induced drain leakage,简称为GIDL)、驱动电流(driving current)不足，以及较差的亚阈值摆幅(subthreshold swing或SS)特性，这些都是导致组件操作效能下降的原因，因此需要进一步改善及改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在提供一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，其包含一凹凸状的栅极底部，可以改善晶体管组件的操作效能，并解决公知技艺的不足与缺点。根据本专利技术的优选实施例，本专利技术提供一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，包含一半导体基底、一第一絶缘区和一第二絶缘区同时设置在半导体基底中，并在第一絶缘区和第二絶缘区之间定义出一主动区域、一栅极结构设置在半导体基底中，其中栅极结构具有一上部分和一下部分，栅极结构的上部分设置在主动区域中，栅极结构的下部分包含一前方鳍、至少一个中间鳍和一个后方鳍，前方鳍设置在第一絶缘区，中间鳍设置在主动区域中，后方鳍设置在第二絶缘区，前方鳍和后方鳍均为圆柱形、一源极掺杂区设置在主动区域中并且位在栅极结构的一侧以及一漏极掺杂区设置在主动区域中并且位在栅极结构的另一侧。前述的圆柱状鳍可以使晶体管的沟道长度延长，并且圆柱状鳍会使栅极结构底部呈现凹凸状，进而增加沟道的数量，可以使得晶体管有更好的效能，另外，圆柱状鳍还可以避免漏电流产生，亦可以大幅降低栅极引发漏极漏电流发生的机率。附图说明本说明书含有附图并于文中构成了本说明书的一部分，俾使阅者对本专利技术实施例有进一步的了解。所述图示描绘了本专利技术一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。在所述图不中图I为依据本专利技术优选实施例所绘示的具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管以及沟槽式电容动态随机存取存储单元阵列的部分布局示意图。图2分别显示图I中的1-1’剖面、11-11’剖面、III-III’剖面和IV-IV’剖面。图3至图8其分别为以第I图中的1-1’剖面、11-11’剖面和III-III’剖面所绘示的。须注意本说明书中的所有图示均为图例性质。为了清楚与方便图标说明缘故，图标中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。图中相同的参考符号一般而言会用来标示修改后或不同实施例中对应或类似的特征。其中，附图标记说明如下 I半导体基底 10具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管12主动区域14第一浅沟绝缘结构16深沟槽电容结构18栅极结构20源极掺杂区 22漏极掺杂区24栅极氧化层 26栅极电极28上部分30下部分32垂直侧壁34前方鳍36中间鳍38后方鳍40结合组件42第一凹入区域44第二凹入区域 46第一突出部48第二突出部 50、54沟槽51侧壁子56掩膜层58、59凹陷60字符线62絶缘层114第二浅沟绝缘结构具体实施例方式虽然本专利技术以实施例揭露如下，然其并非用以限定本专利技术，任何熟习此技艺者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本专利技术的保护范围当以后附的申请专利范围所界定者为准，且为了不致使本专利技术的精神晦涩难懂，一些公知结构与工艺步骤的细节将不再于此揭露。同样地，图示所表示为实施例中的装置示意图但并非用以限定装置的尺寸，特别是，为使本专利技术可更清晰地呈现，部分组件的尺寸可能放大呈现在图中。再者，多个实施例中所揭示相同的组件者，将标示相同或相似的符号以使说明更容易且清晰。本说明书所指的「水平」定义为一平面，其与公知半导体基底的主要平面或表面平行，而不论及其方向或走向。「垂直」指垂直于「水平」的方向。其它像是「上」、「下」、「底部」、「顶部」、「侧面」、「高于」、「低于」等等均为相较于水平面来定义。此外，在实施例中，源极与漏极可互相交换。请参阅图I和图2，其中图I为依据本专利技术优选实施例所绘示的凹入式栅极晶体管以及沟槽式电容动态随机存取存储单元阵列的部分布局示意图，图2则分别显示图I中的1-1’剖面、ii-ii’剖面、Iii-Iir剖面和iv-iv’剖面。如图I和图2所不,一具有圆柱状轄的凹入式棚极晶体管10设置在一半导体基底I上的主动区域12中，且主动区域12位在一第一沟槽绝缘结构14和一第二浅沟绝缘结构114之间，而每一个具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管10与一设置在其邻近位置的深沟槽电容结构16，共同组成一个内存单元 。具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管组件10包含有一栅极结构18、一源极掺杂区20、一漏极掺杂区22。栅极结构18包含一栅极氧化层24和一栅极电极26,栅极电极26可以是多晶硅、金属或者其组合。栅极结构18可具有两个部分，一上部分28和一下部分30，栅极结构18的上部分28设置在半导体基底I的主动区域12内，另外，栅极结构18的上部分28包含一垂直侧壁32。栅极结构18的下部分30包含至少三个鳍状元件，例如一前方鳍34、至少一个中间鳍36和一个后方鳍38，前方鳍34设置在第一浅沟绝缘结构14中，并且后方鳍38设置在第二浅沟绝缘结构114中，至少一个中间鳍36设置在半导体基底I的主动区域12内，根据本专利技术的优选实施例，中间鳍36的数目优选为1，但不限于此，中间鳍36亦可以多于I。值得注意的是前方鳍34和后方鳍38为对称，并且前方鳍34和后方鳍38均为圆柱形，优选地，中间鳍36亦为圆柱形，并且中间鳍36的半径小于前方鳍34的半径或是中间鳍36的半径本质上与前方鳍34的半径相同。前述的至少三个鳍状元件，使得栅极结构18形成一凹凸状底部。一源极掺杂区20设置在半导体基底I的主动区域12内并且位在栅极结构18的一侧，一漏极掺杂区22设置在半导体基底I的主动区域12中并且位在栅极结构18的另一侧。请参阅图2的1-1’剖面，栅极结构18的下部分30另包含一结合组件40用来连接前方鳍34和中间鳍36以及连接后方鳍38和中间鳍36，其中，中间鳍36与前方鳍34以及后方鳍38相邻。另外，前方鳍34和与前方鳍34相邻的中间鳍36定义出一第一凹入区域42，并且后方鳍38和与后方鳍38相邻的中间鳍36定义出一第二凹入区域44。此外，半导体基底I的主动区域12中包含一第一突出部46和一第二突出部48。第一突出部46嵌入在第一凹入区域42，第二突出部48嵌入第二凹入区域44。换句话说，第一突出部46位在前方鳍34和与前方鳍34相邻的中间鳍36之间，且第二突出部48位在后方鳍38和与后方鳍38相邻的中间鳍36之间。此外，本专利技术的其中之一特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，其特征在于，包含有：半导体基底；第一絶缘区和第二絶缘区同时设置在所述半导体基底中，及在第一絶缘区和第二絶缘区中间定义出一个主动区域；栅极结构，设置在所述半导体基底中，其中栅极结构具有上部分和下部分，所述上部分在所述主动区域中，所述下部分具有一个前方鳍、至少一个中间鳍和一个后方鳍，前方鳍在所述第一絶缘区，中间鳍在所述主动区域中，后方鳍在所述第二絶缘区，其特征在于前方鳍和后方鳍都是圆柱形；源极掺杂区，设置在所述主动区域中并且位在所述栅极结构的一侧；以及漏极掺杂区，设置在所述主动区域中并且位在所述栅极结构的另一侧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴铁将，陈逸男，刘献文，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：