專利名稱：薄型晶體管結(jié)構(gòu)和動態(tài)隨機(jī)存取存儲器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管結(jié)構(gòu)、其制造方法以及具有此晶體管結(jié)構(gòu)的動 態(tài)隨機(jī)存取存儲器及其制造方法，尤其涉及一種薄型晶體管結(jié)構(gòu)、其制造 方法以及具有此薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器及其制造方法。
背景技術(shù)：
動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)是現(xiàn)在半導(dǎo)體及電腦工業(yè)上，最重要 且主要的存儲器元件。雖然基于某些技術(shù)上與應(yīng)用上的因素，使得其他種 類的存儲器在整個資訊工業(yè)上的應(yīng)用亦相當(dāng)廣泛，但是由于DRAM的高功 能與低成本優(yōu)勢，所以到目前為止，DRAM還一直是用量最大、應(yīng)用最廣、 售價最低且制造技術(shù)上亦最舉足輕重的 一種存儲器。
之一，隨著大容量存儲器的需求增加，DRAM中單位面積所包括的基本存 儲器單位的數(shù)量勢必愈來愈高，因此如何在不增加DRAM面積的情況下， 提高存儲器容量便是諸多半導(dǎo)體制造者所欲積極尋求解決的問題。
一般來說,有采用位線折疊法(Folded Bit Line )的排列方式，來減少 位線接觸窗(BC)的數(shù)量，可進(jìn)而省下一個BC的空間，來縮減DRAM的 大小，但是其能省下的空間有限。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是在提供一種薄型晶體管結(jié)構(gòu)、其制造方法、具有 薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器及其制造方法，用以縮小動態(tài)隨機(jī) 存取存儲器中的晶體管結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在相同單位面積的情況下，提供較大的 存儲容量。
依照本發(fā)明的 一優(yōu)選實施例， 一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存 取存儲器，其包括多個薄型晶體管以及深埋層連接區(qū)。每一所述晶體管皆 位于有源區(qū)中，并包括漏極區(qū)、源極區(qū)以及柵極區(qū)，其中所述漏極區(qū)與所
5述源極區(qū)位于所述柵極區(qū)的同一側(cè)，兩者為上下關(guān)系配置，且所述源極區(qū) 位于大傾角注入?yún)^(qū)中。其中所述深埋層連接區(qū)設(shè)于所述有源區(qū)中，每一所
依據(jù)本發(fā)明的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的制造方 法，是于基材的有源區(qū)形成深埋層連接區(qū)，其中所述深埋層連接區(qū)位于所 述基材表面下方的較深處，再于所述基材的表面下方形成大傾角注入?yún)^(qū)， 接著進(jìn)行離子注入工藝，于所述大傾角注入?yún)^(qū)中形成多個薄型晶體管的源 極區(qū)，然后進(jìn)行蝕刻工藝，于所述有源區(qū)形成多個深凹槽，所述深凹槽的 蝕刻深度達(dá)所述深埋層連接區(qū)，以于鄰靠于所述深凹槽側(cè)面的所述深埋層 連接區(qū)，分別形成漏極區(qū)，其中位于同一所述深凹槽同一側(cè)的所述源極區(qū) 與所述漏極區(qū)為上下關(guān)系配置。
依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例， 一種薄型晶體管結(jié)構(gòu)，是形成于基材 的有源區(qū)中，并包括柵極區(qū)、源極區(qū)以及漏極區(qū)。所述4冊極區(qū)設(shè)于所述有 源區(qū)中，并具有側(cè)邊。所述源極區(qū)設(shè)于所述有源區(qū)的大傾角注入?yún)^(qū)中并位 于所述柵極區(qū)的所述側(cè)邊。所述漏極區(qū)設(shè)于所述有源區(qū)中并位于所述柵極 區(qū)的所述側(cè)邊且與所述源極區(qū)同 一 側(cè)。其中所述源極區(qū)與所述漏極區(qū)兩者 為上下關(guān)系配置。
依據(jù)本發(fā)明的薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，是于基材的有源區(qū)形成深 埋層，其中所述深埋層位于所述基材表面下方的較深處，再于所述基材的 表面下方形成大傾角注入?yún)^(qū)，接著進(jìn)行離子注入工藝，于所述大傾角注入 區(qū)中形成薄型晶體管的源極區(qū)，然后進(jìn)行蝕刻工藝，于所述有源區(qū)形成深 凹槽，所述深凹槽的蝕刻深度達(dá)所述深埋層，以于鄰靠于所述深凹槽側(cè)面 的所述深埋層形成漏極區(qū)，且所述漏極區(qū)與所述源極區(qū)位于所述深凹槽的 同一側(cè)，其中位于同一側(cè)的源極區(qū)與漏極區(qū)為上下關(guān)系配置。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，
所附圖式的詳細(xì)說明如下
圖1是繪示為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài) 隨機(jī)存取存儲器的剖面示意圖。
圖2是繪示為在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成深埋層連接區(qū)后的剖面圖。
圖3是繪示為圖2中的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形 成大傾角注入?yún)^(qū)后的剖面圖。
圖4是繪示為圖3中的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形 成源極區(qū)的剖面圖。
圖5是繪示為圖4中的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形 成嵌壁式柵極的剖面圖。
圖6是繪示為圖5中的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形 成晶體管溝道的剖面圖。
主要元件符號說明
20:基材
22:深埋層連接區(qū)
201 203:圖案化光致抗蝕劑層
208:晶體管溝道
211:柵極區(qū)
213:源極區(qū)
215: 4冊極氧化層
21:有源區(qū)
23:大傾角注入?yún)^(qū)
207:深凹槽
210:晶體管
212:漏才及區(qū)
214:大傾角注入?yún)^(qū)
230:位線
具體實施例方式
一般而言，動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)的基本存儲器單位是由一 個金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和一個電容器所構(gòu)成。在DRAM中，由許多的 基本存儲器單位組成存儲器陣列(Memory Array )，并由相對應(yīng)的字線(Word Line)與位線(Bit Line)所控制。雖然可了解有各種其他的元件也包括于 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器中，然而，為了方便說明及描述，在此未顯示及說明
7請參照圖1 ,是繪示為本發(fā)明 一優(yōu)選實施例的 一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu) 的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的剖面示意圖。在本實施例中，為了簡化說明，僅 采用其中 一位線上相互連接的四個晶體管結(jié)構(gòu)為例，加以說明。
動態(tài)隨機(jī)存取存儲器包括有多個薄型晶體管210，每一所述晶體管包括 有柵極區(qū)211、漏極區(qū)212以及源極區(qū)213。在本實施例中，所述柵極區(qū)211 是為嵌壁式柵極(Recess Gate)結(jié)構(gòu)，且與基材20之間包括有柵極氧化層 215。所述漏極區(qū)212與所述源極區(qū)213位于所述4冊極區(qū)211的同一側(cè)，且 所述源極區(qū)213垂直位于所述漏極區(qū)212的上方，其中所述源極區(qū)213位 于大傾角注入?yún)^(qū)214中。
在本實施例中，動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成于基材20的有源區(qū)21中， 其中所述有源區(qū)21包括深埋層連接區(qū)22，此深埋層連接區(qū)22位于所述有 源區(qū)21中，且于所述基材20表面下方較深處。
每一所述晶體管210的所述漏極區(qū)212位于所述深埋層連接區(qū)22中， 經(jīng)由相接觸而連接在一起。所述深埋層連接區(qū)22位于所述柵極區(qū)211下方， 且為每一所述晶體管210所共享的所述漏極區(qū)，并作為共同的位線接觸窗 (BC)之用，在同一所述位線上的所述晶體管210共用一條所述位線230。 由此可節(jié)省許多位線接觸窗(BC)的空間，來縮小動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的 面積。
請參照圖2,其繪示為在本發(fā)明 一優(yōu)選實施例中 一種具有薄型晶體管結(jié) 構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成深埋層連接區(qū)后的剖面圖。提供基材20，于 所述基材20中形成有源區(qū)21。在本實施例中，所述基材20可為P型硅基 材或N型硅基材，其材料可以是半導(dǎo)體制造技術(shù)中常見的材料，但卻不限 定于此。
接著對有源區(qū)21進(jìn)行摻雜工藝，于所述有源區(qū)21中注入摻雜物，形 成深埋層連接區(qū)22位于所述有源區(qū)21中，且位于所述基材20表面下方的 較深處。在本實施例中，當(dāng)所述基材20為P型硅基材時，則采用N型摻雜 物，當(dāng)所述基材20為N型硅基材，則采用P型摻雜物。
請參照圖3,其繪示為在本發(fā)明 一優(yōu)選實施例中 一種薄型晶體管結(jié)構(gòu)的 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成大傾角注入?yún)^(qū)后的剖面圖。于所述基材20表面上 沉積光致抗蝕劑層，利用光掩模進(jìn)行光刻工藝，將光掩模上大傾角注入?yún)^(qū)
8圖案轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑上，形成圖案化光致抗蝕劑層201。
接著對所述有源區(qū)21進(jìn)行大傾角注入(Halo Implant )，于所述有源區(qū) 21中，且于所述基材20表面下形成大傾角注入?yún)^(qū)23。所述大傾角注入?yún)^(qū) 23是用以抑制當(dāng)源極與漏極的耗盡區(qū)域受到柵極的偏壓和源/漏極偏壓的影 響而互相短路時發(fā)生結(jié)擊穿效應(yīng)。
請參照圖4,其繪示為在本發(fā)明 一優(yōu)選實施例中 一種具有薄型晶體管結(jié) 構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成源極區(qū)的剖面圖。移除所述圖案化光致抗蝕 劑層201，進(jìn)行所述光刻工藝，形成另一所述圖案化光致抗蝕劑層202于所 述基材20上，用以于所述基材20上定義出源極圖案，接著進(jìn)行離子注入 工藝，于所述大傾角注入?yún)^(qū)23中形成源才及區(qū)213。在本實施例中，注入N 型摻雜物，如磷或砷離子，形成N溝道。
請參照圖5,其繪示為在本發(fā)明 一優(yōu)選實施例中 一種具有薄型晶體管結(jié) 構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器形成嵌壁式柵極的剖面圖。移除所述圖案化光致 抗蝕劑層202，進(jìn)行所述光刻工藝，形成所述圖案化光致抗蝕劑層203于所 述基材20上，在所述基材20的所述有源區(qū)21上定義出嵌壁式柵極(Recess Gate)圖案。對所述基材20進(jìn)行蝕刻，以于所述基材20的所述有源區(qū)21 中形成多個深凹槽207,作為后續(xù)工藝完成柵極電極的所述柵極區(qū)211，其 中所述深凹槽207的蝕刻深度達(dá)所述深埋層連接區(qū)22中。
因此，每一所述晶體管于所述深埋層連接區(qū)22且鄰靠所述深凹槽207 側(cè)面，形成漏極區(qū)212，而且于所述源極區(qū)213的周圍形成所述大傾角注入 區(qū)214。其中所述漏極區(qū)212垂直位于所述源極區(qū)213的下方，每一所述晶 體管210的所述漏極區(qū)212經(jīng)由所述深埋層連接區(qū)22相互連接。
請參照圖6，其繪示為圖5中的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存 儲器形成晶體管溝道的剖面圖。在本實施例中，以氣相沉積法沉積屏蔽層 (screen oxide),作為后續(xù)的離子注入摻雜工藝時，防止離子在單晶硅基材中 特定晶格面所產(chǎn)生的溝道效應(yīng)。接著進(jìn)行離子注入，在所述有源區(qū)21鄰靠 所述深凹槽207側(cè)面的所述源極區(qū)213與所述漏極區(qū)212之間的區(qū)域形成 晶體管溝道208,用以調(diào)整嵌壁式柵極晶體管的臨界電壓值(Vth)。
進(jìn)行熱處理工藝，如快速退火(RTA)，使注入顯露于所述深凹槽207 的所述基材20的晶體管溝道的離子活化(activate),再移除所述屏蔽層。 接著采用一般工藝于所述深凹槽207中形成柵極電極，并于所述源極區(qū)213的表面形成源極電才及。
雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作各種 的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，其包括多個薄型晶體管，每一所述晶體管位于有源區(qū)中，并包括漏極區(qū)、源極區(qū)以及柵極區(qū)，其中所述漏極區(qū)與所述源極區(qū)位于所述柵極區(qū)的同一側(cè)，兩者為上下關(guān)系配置，且所述源極區(qū)位于大傾角注入?yún)^(qū)中；以及深埋層連接區(qū)，設(shè)于所述有源區(qū)；其中每一所述晶體管的漏極區(qū)通過所述深埋層連接區(qū)相互連接，形成位線。
2. 如權(quán)利要求1所述的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，其中每一所述晶體管還包 括晶體管溝道，該晶體管溝道位于所述漏極區(qū)與所述源極區(qū)之間，且鄰靠所述4冊才及區(qū)。
3. 如權(quán)利要求2所述的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，其中所述漏極區(qū)位于所述 源;f及區(qū)的正下方。
4. 一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的制造方法，包括 形成深埋層連接區(qū)于基材的有源區(qū)中； 形成大傾角注入?yún)^(qū)于所述基材的表面下方； 形成多個源極區(qū)于所述大傾角注入?yún)^(qū)中；以及進(jìn)行蝕刻工藝，于所述有源區(qū)形成多個深凹槽，所述深凹槽的蝕刻深 度達(dá)所述深埋層連接區(qū)，以于鄰靠所述深凹槽側(cè)面的所述深埋層連接區(qū)中 分別形成漏極區(qū)，其中位于同 一 深凹槽同 一 側(cè)的所述源纟及區(qū)與所述漏;，及區(qū) 為上下關(guān)系配置。
5. 如權(quán)利要求4所述的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的 制造方法，其中形成所述深埋層連接區(qū)的步驟包括進(jìn)行摻雜工藝，于所述有源區(qū)中注入摻雜物，形成所述深埋層連接區(qū)。
6. 如權(quán)利要求5所述的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的 制造方法，其中形成所述大傾角注入?yún)^(qū)的步驟包括形成第一圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及 進(jìn)行離子注入工藝，于所述基材的表面下方的所述有源區(qū)中注入摻雜 物，形成所述大傾角注入?yún)^(qū)。
7. 如權(quán)利要求6所述的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的制造方法，其中形成所述源極區(qū)的步驟包括 移除所述第 一 圖案化光致抗蝕劑層；形成第二圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及 進(jìn)行離子注入工藝，于所述大傾角注入?yún)^(qū)中形成所述源極區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器的 制造方法，其中形成所述深凹槽的步驟包括 移除所述第二圖案化光致抗蝕劑層；形成第三圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及 進(jìn)行該蝕刻工藝，于所述基材的所述有源區(qū)中形成所述深凹槽。
9 一種薄型晶體管結(jié)構(gòu)，形成于基材的有源區(qū)中，其包括柵極區(qū)，設(shè)于所述有源區(qū)中，并具有一側(cè)；源極區(qū)，設(shè)于所述有源區(qū)的大傾角注入?yún)^(qū)中并位于所述柵極區(qū)的所述 側(cè)；以及漏極區(qū)，設(shè)于所述有源區(qū)中并位于所述柵極區(qū)的所述側(cè)；
10. 如權(quán)利要求9所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)，還包括晶體管溝道，所述晶 體管溝道位于所述漏極區(qū)與所述源極區(qū)之間，且鄰靠所述柵極區(qū)。
11. 如權(quán)利要求IO所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)，其中所述漏極區(qū)位于所述源 才及區(qū)的正下方。
12. —種薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 形成深埋層于基材的有源區(qū)中；形成大傾角注入?yún)^(qū)于所述基材的表面下方； 形成源極區(qū)于所述大傾角注入?yún)^(qū)中；以及進(jìn)行蝕刻工藝，于所述有源區(qū)形成深凹槽，所述深凹槽的蝕刻深度達(dá) 所述深埋層，以于鄰靠所述深凹槽側(cè)面的所述深埋層中形成漏極區(qū)，且所 述漏極區(qū)與所述源極區(qū)位于所述深凹槽的同 一側(cè)，其中位于同 一側(cè)的所述 源極區(qū)與所述漏極區(qū)為上下關(guān)系配置。
13. 如權(quán)利要求12所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成所述深 埋層的步驟包括進(jìn)行摻雜工藝，于所述有源區(qū)中注入摻雜物，形成所述深埋層。
14. 如權(quán)利要求13所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成所述大傾角注入?yún)^(qū)的步驟包括形成第一圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及 進(jìn)行離子注入工藝，于所述基材的表面下方的所述有源區(qū)中注入摻雜 物，形成所述大傾角注入?yún)^(qū)。
15. 如權(quán)利要求14所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成所述源 極區(qū)的步驟包括移除所述第 一 圖案化光致抗蝕劑層；形成第二圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及進(jìn)行離子注入工藝，于所述大傾角注入?yún)^(qū)中形成所述源極區(qū)。
16. 如權(quán)利要求15所述的薄型晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成所述深 凹槽的步驟包括移除所述第二圖案化光致抗蝕劑層；形成第三圖案化光致抗蝕劑層于所述基材的表面上；以及 進(jìn)行所述蝕刻工藝，于所述基材的所述有源區(qū)中形成所述深凹槽。
全文摘要
一種具有薄型晶體管結(jié)構(gòu)的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，其包括多個薄型晶體管以及深埋層連接區(qū)，其設(shè)于有源區(qū)。每一所述晶體管位于所述有源區(qū)中，并包括漏極區(qū)、源極區(qū)以及柵極區(qū)，其中所述漏極區(qū)與所述源極區(qū)位于所述柵極區(qū)的同一側(cè)，兩者為上下關(guān)系配置，且所述源極區(qū)位于大傾角注入?yún)^(qū)中。其中每一所述晶體管的所述漏極區(qū)通過所述深埋層連接區(qū)相互連接，形成位線。
文檔編號H01L29/786GK101510550SQ200810005689
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者陳偉鈞 申請人:茂德科技股份有限公司