專利名稱：具有深溝槽電容器的多柵極動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是涉及一種具有深溝槽電容器的多柵極動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元(Dynamic Random Access MemoryCell)、一種以多柵極動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列、及其制造方法。
背景技術(shù)：
在最近的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，普遍地可制造出具有深溝槽(deep trench；DT)電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置，其可以貯存較大的電容，并表現(xiàn)出較高的性能。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示一種現(xiàn)有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的剖面示意圖，現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一基底100及一橫向晶體管120，基底100具有一深溝槽102，電容器110位于深溝槽102內(nèi)。其中，電容器110包括一外極板104、一介電層106及一內(nèi)電極108。晶體管120的源極122b透過(guò)形成在基底100內(nèi)的埋藏式導(dǎo)電帶130與內(nèi)電極108電連接，漏極122a連接至位線接點(diǎn)140，而位線接點(diǎn)140由位線(未繪示)所定義。
藉由減少動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的線寬，可以提高整合程度，但是如此會(huì)造成晶體管120具有嚴(yán)重的短通道效應(yīng)。雖然藉由增加基底的摻雜濃度，可以減少短通道效應(yīng)，但是摻雜濃度的增加會(huì)導(dǎo)致結(jié)二極管漏電流從源極或漏極122b/a漏出。因此，短通道效應(yīng)與橫向晶體管120的結(jié)二極管漏電流之間存在著一失一得的關(guān)系(trade-off)。
在現(xiàn)有技藝中，C.J.Radens等人提出另一種類型的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元(IEDM Tech.Dig.，p.349，2000)，如圖2所示。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一垂直晶體管，柵極210形成在深溝槽202的側(cè)壁上，其中深溝槽202位于基底200內(nèi)，且定義有一垂直通道。源極220為一埋藏式導(dǎo)電帶，可以與電容器的電極230電連接。柵極210可以與字線240連接，而漏極250可以與位線接點(diǎn)260連接。雖然特征尺寸并不會(huì)限制此晶體管的通道長(zhǎng)度，但是晶體管的一些電子特性仍取決于存儲(chǔ)單元的尺寸。此外，關(guān)閉電流及滯留時(shí)間的問(wèn)題依然普遍存在于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的操作中。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，包括多柵極晶體管和深溝槽電容器，其中多柵極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以使晶體管具有優(yōu)選的效能。
本發(fā)明的另一目的為提供一種以多柵極動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列。
本發(fā)明的又一目的為提供一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，可以制造本發(fā)明的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置。
本發(fā)明的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一深溝槽電容器及一垂直晶體管。該垂直晶體管包括一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)、一多柵極結(jié)構(gòu)、一柵極介電層、一第一源極/柵極區(qū)域及一第二源極/柵極區(qū)域，半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)位于深溝槽電容器的旁邊，并且不與深溝槽電容器重疊，多柵極結(jié)構(gòu)至少位于柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，柵極介電層位于多柵極結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)之間，第一源極/漏極區(qū)域位于柱狀結(jié)構(gòu)的頂面部份處，第二源極/漏極區(qū)域位于柱狀結(jié)構(gòu)的較低部份處，且遠(yuǎn)離第一源極/漏極區(qū)域。第二源極/漏極區(qū)域與深溝槽電容器連接，且可以是一埋藏式導(dǎo)電帶，藉以與深溝槽電容器的內(nèi)電極電連接。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，多柵極結(jié)構(gòu)可以位于柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，而多柵極結(jié)構(gòu)比如是三柵極結(jié)構(gòu)，位于柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，且多柵極結(jié)構(gòu)還可以覆蓋柱狀結(jié)構(gòu)的一部份上表面。再者，該多柵極結(jié)構(gòu)比如是一部份的字線，該字線可以控制該晶體管。
本發(fā)明的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列以上述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元為基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列包括行列排列的深溝槽電容器、如前所述的垂直晶體管、字線及位線。每一晶體管沿著行的方向配置在至少一深溝槽電容器的周圍，每一字線連接晶體管的多柵極結(jié)構(gòu)，并且每一位線接合位于其中一行上的該晶體管的該第一源極/漏極區(qū)域。
當(dāng)位于該動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器內(nèi)的該多柵極結(jié)構(gòu)為三柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，在其中一行上一對(duì)相鄰晶體管共享一柱狀結(jié)構(gòu)及在此柱狀結(jié)構(gòu)上的第一源極/漏極區(qū)域。在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于每一對(duì)相鄰晶體管的二深溝槽電容器沿著行的方向配置在共享的柱狀結(jié)構(gòu)的二相對(duì)側(cè)。另外，多柵極結(jié)構(gòu)比如配置在周圍，每一晶體管具有受到柵極結(jié)構(gòu)環(huán)繞的柱狀結(jié)構(gòu)，每一柱狀結(jié)構(gòu)比如是配置在位于此行上的深溝槽電容器的相同側(cè)。
本發(fā)明的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造過(guò)程至少包括下列步驟。一深溝槽電容器形成在半導(dǎo)體基底內(nèi)。一有源區(qū)域定義在基底上，并形成一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)在深溝槽電容器旁邊，并且還形成隔離區(qū)域。一埋藏式導(dǎo)電帶形成在基底內(nèi)，并連接深溝槽電容器。然后，柵極介電層形成在柱狀結(jié)構(gòu)上，且包括多柵極結(jié)構(gòu)的字線形成在基底上，其中多柵極結(jié)構(gòu)至少配置在柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上。源極/漏極區(qū)域形成在柱狀結(jié)構(gòu)的頂部處，位線電連接于源極/漏極區(qū)域。柱狀結(jié)構(gòu)、埋藏式導(dǎo)電帶、柵極介電層、多柵極結(jié)構(gòu)及源極/漏極區(qū)域構(gòu)成一垂直晶體管。
依照本發(fā)明的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造過(guò)程，當(dāng)多柵極結(jié)構(gòu)為三柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，多柵極結(jié)構(gòu)還可以覆蓋柱狀結(jié)構(gòu)的一部份的頂面，而藉由圖案化的方式可以形成字線。在這些情況下，藉由位線接點(diǎn)可以使源極/漏極區(qū)域電連接到位線。當(dāng)多柵極結(jié)構(gòu)為三柵極結(jié)構(gòu)且形成在柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，可以利用鑲嵌工藝形成字線。位線可以直接接觸于源極/漏極區(qū)域。
由于多柵極結(jié)構(gòu)可以形成在柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，因此通道長(zhǎng)度并不會(huì)受到基本原則的影響，當(dāng)通道長(zhǎng)度增加時(shí)，會(huì)降低關(guān)閉電流，此時(shí)存儲(chǔ)單元的尺寸會(huì)減少。由于多柵極結(jié)構(gòu)可以形成在柱狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)側(cè)壁上，因此可以增加晶體管的有效通道寬度，故可以提供較大的驅(qū)動(dòng)電流及優(yōu)選的電流切換能力。
再者，當(dāng)在利用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置時(shí)，由于多柵極結(jié)構(gòu)配置在周圍，因此被柵極環(huán)繞的柱狀結(jié)構(gòu)可以是足夠薄，而在柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)可以產(chǎn)生完全空乏(耗盡)的現(xiàn)象。如此，可以改善電流切換能力，且可以減少結(jié)二極管漏電流的現(xiàn)象。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1繪示一種現(xiàn)有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的剖面示意圖，其中此存儲(chǔ)單元具有一橫向晶體管及一深溝槽電容器；圖2繪示另一種具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的剖面示意圖；
圖3-5分別繪示依照本發(fā)明三實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的立體示意圖，其中為簡(jiǎn)化圖示，深溝槽電容器由內(nèi)電極的接點(diǎn)部份所表示；圖6-8分別繪示依照本發(fā)明三實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列的上視示意圖，其中圖6、圖7及圖8的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列以圖3、圖4及圖5的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元為基礎(chǔ)；圖9-17繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線IX-IX′的剖面示意圖；圖18-21繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線IX-IX′的剖面示意圖。其中，圖18接續(xù)第一實(shí)施例中的圖12繼續(xù)描述；以及圖22-27繪示依照本發(fā)明第三實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線II-II′的剖面示意圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說(shuō)明100基底102深溝槽104外極板106介電層108內(nèi)電極120晶體管122a漏極122b源極130埋藏式導(dǎo)電帶140位線接點(diǎn)200基底202深溝槽210柵極220源極230電容器的電極
240字線250漏極260位線接點(diǎn)300半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)310多柵極結(jié)構(gòu)312第一柵極314第二柵極316第三柵極318柵極介電層320第一源極/漏極區(qū)域330第二源極/漏極區(qū)域340深溝槽電容器350字線400半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)410多柵極結(jié)構(gòu)412第一柵極414第二柵極416第三柵極418柵極介電層420第一源極/漏極區(qū)域430第二源極/漏極區(qū)域440深溝槽電容器450字線500半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)510多柵極結(jié)構(gòu)518柵極介電層520第一源極/漏極區(qū)域530第二源極/漏極區(qū)域540深溝槽電容器550字線600半導(dǎo)體基底
610深溝槽電容器620有源表面屏蔽625半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)628源極/漏極區(qū)域630字線640位線650晶體管700半導(dǎo)體基底710深溝槽電容器720有源表面屏蔽725半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)728源極/漏極區(qū)域730字線740位線800半導(dǎo)體基底810深溝槽電容器820有源表面屏蔽825半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)828源極/漏極區(qū)域830字線840位線850晶體管900半導(dǎo)體基底902墊氧化物層904屏蔽層906溝槽910電容器912內(nèi)電極914介電層916外極板918接點(diǎn)部份
919埋藏式導(dǎo)電帶920犧牲層920a硬屏蔽層922圖案化光致抗蝕劑層928溝槽929溝槽929a溝槽930有源區(qū)域、柱狀結(jié)構(gòu)932淺溝槽隔離層938柵極介電層940多晶硅層940a圖案化的摻雜的多晶硅層942金屬層942a圖案化金屬層944覆蓋層944a覆蓋層946圖案化屏蔽層948字線950源極/漏極區(qū)域952間隙壁954三柵極結(jié)構(gòu)954a第一柵極954b第二柵極954c第三柵極956絕緣層958位線接點(diǎn)960位線1810圖案化屏蔽層1812溝槽1814溝槽1816柵極氧化物層
1820字線1820a第一柵極1820b第二柵極1820c第三柵極1824絕緣材料1826離子注入1830源極/漏極區(qū)域1840位線2200半導(dǎo)體基底2202墊氧化物層2204圖案化屏蔽層2206深溝槽2208深溝槽電容器的接點(diǎn)部份2210埋藏式導(dǎo)電帶2214犧牲層2216圖案化光致抗蝕劑層2220柱狀結(jié)構(gòu)2222溝槽2224絕緣材料2230淺溝槽絕緣層2232圖案化屏蔽層2234線性溝槽2235線性溝槽2236柵極介電層2240字線2250柵極2252絕緣層2260源極/漏極區(qū)域2270位線
具體實(shí)施例方式
接下來(lái)可以配合圖式參照下述的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的實(shí)施例、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列的實(shí)施例及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法的實(shí)施例。
<動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元>
圖3至圖5分別繪示本發(fā)明動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的三實(shí)施例的立體示意圖，其中為了簡(jiǎn)化圖示，深溝槽電容器由內(nèi)電極的接點(diǎn)部份340，440、540所代表。
第一實(shí)施例請(qǐng)參見圖3，依照第一實(shí)施例，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一深溝槽電容器340、比如是半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)300的一晶體管、多柵極結(jié)構(gòu)310，柵極介電層318、第一源極/漏極區(qū)域320及第二源極/漏極區(qū)域330。半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)300配置在深溝槽電容器340的旁邊，且不與深溝槽電容器340重疊。柱狀結(jié)構(gòu)300比如是單晶硅柱狀結(jié)構(gòu)，可以是由單晶硅基體所提供；或者，柱狀結(jié)構(gòu)300亦可以由其它半導(dǎo)體材料所做成。
多柵極結(jié)構(gòu)310比如是三柵極結(jié)構(gòu)，包括第一柵極312、第二柵極314及第三柵極316，分別位于柱狀結(jié)構(gòu)300的三側(cè)壁上，其中第一側(cè)壁面對(duì)深溝槽電容器340，其它二側(cè)壁是在第一側(cè)壁附近。多柵極結(jié)構(gòu)310還可覆蓋柱狀結(jié)構(gòu)300的一部份的頂面，且多柵極結(jié)構(gòu)310比如是字線350的一部份。多柵極結(jié)構(gòu)310/字線350的材料可為多晶硅化金屬等，例如，多柵極結(jié)構(gòu)310/字線350可包括一N型摻雜多晶硅層及一金屬硅化物層，其中N型摻雜多晶硅層位于柱狀結(jié)構(gòu)300的三側(cè)壁上及其上方上，金屬硅化物層位于多晶硅層上。另外，多柵極結(jié)構(gòu)310/字線350亦可以包括比如是鎢的金屬層，其可以取代金屬硅化物層，用以減少阻抗。
請(qǐng)參見圖3，柵極介電層318形成在柱狀結(jié)構(gòu)300和三柵極結(jié)構(gòu)310之間。柵極介電層318的材料比如是由熱氧化工藝所形成的氧化硅、或是其它具有較高介電常數(shù)的介電材料。第一源極/漏極區(qū)域320位于柱狀結(jié)構(gòu)300的頂面部份上，可以與位線(未繪示)連接。第二源極/漏極330位于柱狀結(jié)構(gòu)300的較低部份上，且離開第一源極/漏極區(qū)域320，并且第二源極/漏極330可以與深溝槽電容器340連接。第二源極/漏極區(qū)域330可以直接是一埋藏式導(dǎo)電帶，用以與深溝槽電容器的內(nèi)電極的接點(diǎn)部份340電連接，如圖所示，透過(guò)摻雜物質(zhì)從接點(diǎn)部份340向外擴(kuò)散可以形成第二源極/漏極330。
第二實(shí)施例參見圖4，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一深溝槽電容器440、比如是半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)400的一晶體管、多柵極結(jié)構(gòu)410、柵極介電層418、第一源極/漏極區(qū)域420及第二源極/漏極區(qū)域430。半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)400配置在深溝槽電容器440旁邊，并且不與深溝槽電容器440重疊。
多柵極結(jié)構(gòu)410比如是三柵極結(jié)構(gòu)，由第一柵極412、第二柵極414及第三柵極416所構(gòu)成，分別配置在柱狀結(jié)構(gòu)400的三側(cè)壁上，第一側(cè)壁面對(duì)深溝槽電容器440，而其它的兩側(cè)壁位于第一側(cè)壁旁邊。多柵極結(jié)構(gòu)410僅形成在未覆蓋柱狀結(jié)構(gòu)400的頂面部份的三側(cè)壁上，而多柵極結(jié)構(gòu)410可以是字線450的一部份。三柵極結(jié)構(gòu)410/字線450的頂面比如是低于柱狀結(jié)構(gòu)400的頂面，使得位線(未繪示)可以是直接地接觸第一源極/漏極區(qū)域420，藉由形成絕緣層于字線450上，可以使字線450與之后形成的位線之間存在絕緣的狀態(tài)。多柵極結(jié)構(gòu)410/字線450的材料例如包括N型摻雜的多晶硅。
請(qǐng)參見圖4，柵極介電層418配置在柱狀結(jié)構(gòu)400和多柵極結(jié)構(gòu)410之間。第一源極/漏極區(qū)域420是位于柱狀結(jié)構(gòu)400的頂面部份上，可以與位線(未繪示)接合，其中第一源極/漏極區(qū)域420可以占用柱狀結(jié)構(gòu)400的頂面部份的整個(gè)區(qū)域。第二源極/漏極430位于柱狀結(jié)構(gòu)400的較低部份內(nèi)，且可以遠(yuǎn)離第一源極/漏極區(qū)域420，第二源極/漏極430可以與深溝槽電容器440接合。第二源極/漏極區(qū)域430可以直接是一埋藏式導(dǎo)電帶，用以與深溝槽電容器的內(nèi)電極的接點(diǎn)部份440電連接，如圖所示，透過(guò)摻雜物質(zhì)從接點(diǎn)部份440向外擴(kuò)散可以形成第二源極/漏極430。
第三實(shí)施例請(qǐng)參見圖5，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括一深溝槽電容器540、比如是半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)500的一垂直晶體管、多柵極結(jié)構(gòu)510、柵極介電層518、第一源極/漏極區(qū)域520及第二源極/漏極區(qū)域530。半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)500配置在深溝槽電容器540的旁邊，且不與深溝槽電容器540重疊。多柵極結(jié)構(gòu)510比如是環(huán)繞在柱狀結(jié)構(gòu)500側(cè)壁周圍的柵極，且柱狀結(jié)構(gòu)500可具有足夠小的寬度，優(yōu)選的情況下小于特征尺寸，比如為200埃到600埃之間，因此當(dāng)應(yīng)用在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置上時(shí)，通道區(qū)域內(nèi)可以產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象，因此可以顯著地增進(jìn)此裝置的效能。多柵極結(jié)構(gòu)510比如是字線550的一部份，多柵極結(jié)構(gòu)510/字線550的頂面比如是低于柱狀結(jié)構(gòu)500，而可以使位線(未繪示)直接接觸于第一源極/漏極區(qū)域520。藉由形成絕緣層于字線550上，可以使字線550與之后形成的位線之間存在絕緣的狀態(tài)。位于多柵極結(jié)構(gòu)510/字線550的材料例如包括N型摻雜的多晶硅。
請(qǐng)參見圖5，柵極介電層518配置在柱狀結(jié)構(gòu)500與多柵極結(jié)構(gòu)510之間。第一源極/漏極區(qū)域520在柱狀結(jié)構(gòu)500的頂面部份上，可以接合位線(未繪示)，并且可以占據(jù)柱狀結(jié)構(gòu)500的頂面部份的整個(gè)區(qū)域。第二源極/漏極530位于柱狀結(jié)構(gòu)500的較低的部份內(nèi)，并遠(yuǎn)離第一源極/漏極區(qū)域520，第二源極/漏極530可以與深溝槽電容器540連接。第二源極/漏極區(qū)域530可以直接是一埋藏式導(dǎo)電帶，用以與深溝槽電容器的內(nèi)電極的接點(diǎn)部份540電連接，如圖所示，透過(guò)摻雜物質(zhì)從接點(diǎn)部份540向外擴(kuò)散可以形成第二源極/漏極530。
在本發(fā)明的第一、第二及第三實(shí)施例中，由于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元的多柵極結(jié)構(gòu)形成在柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，因此通道長(zhǎng)度不會(huì)受基本原則的影響，且可以因應(yīng)需求而增加通道長(zhǎng)度，藉以降低關(guān)閉電流。同時(shí)，存儲(chǔ)單元的尺寸可以減少。而且，因?yàn)槎鄸艠O結(jié)構(gòu)形成在柱狀結(jié)構(gòu)的多面?zhèn)缺谏?，因此可以增加有效通道寬度，進(jìn)而可提供較大的驅(qū)動(dòng)電流及優(yōu)選的電流切換能力。
當(dāng)多柵極結(jié)構(gòu)為位于周圍的柵極時(shí)，如本發(fā)明的第三實(shí)施例所述，柵極環(huán)繞在柱狀結(jié)構(gòu)的周圍，并且可以具有足夠小的寬度，故可以產(chǎn)生柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)完全空乏的現(xiàn)象。如此可以改善電流切換能力，及消除結(jié)二極管漏電流的發(fā)生。
<動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列>
圖6-8分別繪示依照本發(fā)明動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的三實(shí)施例的上視圖，其中圖6、圖7及圖8的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列以圖3、圖4及圖5的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元為基礎(chǔ)。
第一實(shí)施例請(qǐng)參見圖6，依照第一實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列形成在一半導(dǎo)體基底600上，半導(dǎo)體基底600包括行列排列的深溝槽電容器610，形成在基底600內(nèi)。每一晶體管650的有源表面屏蔽620與對(duì)應(yīng)的深溝槽電容器610重疊，使得可以作為有源區(qū)域的半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)625可以小于有源表面屏蔽620。每一柱狀結(jié)構(gòu)625內(nèi)可以具有一源極/漏極區(qū)域628。
為了減少每一存儲(chǔ)單元的區(qū)域，在每一行上相鄰的晶體管650可以共享柱狀結(jié)構(gòu)625及在柱狀結(jié)構(gòu)625內(nèi)的源極/漏極區(qū)域628。對(duì)應(yīng)于一對(duì)晶體管650的二深溝槽電容器610可以是沿著行的方向上位于柱狀結(jié)構(gòu)625的相對(duì)兩側(cè)。每一字線630沿著列的方向上配置在柱狀結(jié)構(gòu)625的側(cè)邊部份，且可以覆蓋每一柱狀結(jié)構(gòu)625的部分的上表面，藉以形成前述的三柵極結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，三柵極結(jié)構(gòu)可以形成在柱狀結(jié)構(gòu)625的三側(cè)壁上和上表面上。在每一行中，每一位線640可以與柱狀結(jié)構(gòu)625內(nèi)的源極/漏極區(qū)域628電連接。
請(qǐng)參照?qǐng)D6，單位單元(晶體管650)的最小寬度為2F，F(xiàn)是特征尺寸。單位單元的較小長(zhǎng)度則為溝槽間距的一半(0.5F)、溝槽長(zhǎng)度(1.0F)、柵極-柱狀結(jié)構(gòu)的交疊寬度「w」(w＜1.0F)、及由二單位單元共享的源極/漏極區(qū)域628長(zhǎng)度一半(0.5F)的總和。因此，單位單元的較小長(zhǎng)度是少于3.0F，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列比如是sub-6F2的存儲(chǔ)器陣列，其受限于微影分辨率。
第二實(shí)施例請(qǐng)參見圖7，第二實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列相似于如圖6所示的第一實(shí)施例，其中，在基底700內(nèi)的深溝槽電容器710、有源區(qū)域屏蔽720、作為有源區(qū)域的柱狀結(jié)構(gòu)725、源極/漏極區(qū)域728、字線730及位線740的配置相似于第一實(shí)施例。然而，在這實(shí)施例中，配置在其中一列上的柱狀結(jié)構(gòu)725邊緣的各字線730并沒(méi)有覆蓋在此列上的各柱狀結(jié)構(gòu)725的一部分的頂面。所以，三柵極結(jié)構(gòu)僅形成在各柱狀結(jié)構(gòu)725的三側(cè)壁上，如圖4所示。另外，藉由比較圖6及圖7，可以確切地知道，依照此實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列可以達(dá)到sub-6F2的存儲(chǔ)器陣列，其受到微影分辨率的限制。
第三實(shí)施例參見圖8，依照第三實(shí)施例的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列形成在半導(dǎo)體基底800上，其包括形成在基底800內(nèi)的行列排列的深溝槽電容器810。每一柱狀結(jié)構(gòu)825的寬度小于特征尺寸，且藉由重疊對(duì)應(yīng)的有源表面屏蔽820與對(duì)應(yīng)的深溝槽電容器810，可以形成作為有源區(qū)域。每一柱狀結(jié)構(gòu)825只配置在一個(gè)深溝槽電容器810的附近，且每一柱狀結(jié)構(gòu)825內(nèi)具有源極/漏極區(qū)域828。
為減少每一存儲(chǔ)單元的面積，每一柱狀結(jié)構(gòu)825可以配置在對(duì)應(yīng)的深溝槽電容器810的相同側(cè)，并沿著行的方向延伸。每一字線830配置在一列上每一柱狀結(jié)構(gòu)825的周圍，使得柵極可以形成在每一柱狀結(jié)構(gòu)825的周圍(如圖5所示)。每一位線840電連接至在其中一行上的柱狀結(jié)構(gòu)825內(nèi)的源極/漏極區(qū)域828。
由于有源區(qū)域屏蔽820重疊于對(duì)應(yīng)的深溝槽電容器810，且相對(duì)于電容器810存在一小量的偏移ΔS，如此可以定義每一晶體管850的有源區(qū)域825，且柱狀結(jié)構(gòu)825可以是足夠薄的，因此在利用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置時(shí)，可以改善柱狀結(jié)構(gòu)825完全空乏的現(xiàn)象。為了產(chǎn)生完全空乏的作用，每一柱狀結(jié)構(gòu)825的寬度可以減少到200-600埃。再者，如圖8所示，每一單位單元850的最小長(zhǎng)度和最小寬度可以是2.0F，且動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列可以是一4F2的存儲(chǔ)器陣列，其受到微影分辨率的限制。
<動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法>
第一實(shí)施例圖9-17繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線IX-IX′的剖面示意圖。
請(qǐng)參見圖9(a)/(b)，利用屏蔽層904作為掩?？梢孕纬啥鄠€(gè)溝槽906在半導(dǎo)體基底900內(nèi)，屏蔽層904比如是氮化物層，其形成在墊氧化物層902上。接著，包括內(nèi)電極912、介電層914及外極板916的電容器910可以形成在每一溝槽906內(nèi)，其中內(nèi)電極912可以連接接點(diǎn)部份918，用以與之后形成的晶體管接合。用來(lái)制造深溝槽電容器910于溝槽906內(nèi)的方法為已知技術(shù)，可以參見Bronner的美國(guó)專利第5,360,758號(hào)等。內(nèi)電極912及接點(diǎn)部份918可以是由N型摻雜的多晶硅所做成，其中外極板916為基底900內(nèi)的摻雜區(qū)域，且環(huán)繞在溝槽906的較低部份的周圍處。
參見圖10(a)/(b)，接著可以形成犧牲層920在基底900上，并填滿溝槽906，其中犧牲層920例如為有機(jī)抗反射涂布層或例如為氧化硅、摻雜的氧化硅等的介電層。用來(lái)定義有源區(qū)域930的圖案化光致抗蝕劑層922可以形成在犧牲層920上，每一光致抗蝕劑層922會(huì)與對(duì)應(yīng)的溝槽906重疊。之后，利用圖案化光致抗蝕劑層922作為掩模，可以圖案化犧牲層920及基底900，如虛線所示。
請(qǐng)參見圖11(a)/(b)，當(dāng)犧牲層920為介電層時(shí)，利用圖案化光致抗蝕劑層922作為掩模，可以使?fàn)奚鼘?20的圖案大致上相同于硬屏蔽層920a的圖案，接著再利用屏蔽層920a作為掩模，藉以圖案化基底900，如此便可以形成STI結(jié)構(gòu)的溝槽928及藉由溝槽928分離的半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)930。因?yàn)楣庵驴刮g劑層922會(huì)重疊在附近的深溝槽906上，故作為有源區(qū)域的對(duì)應(yīng)的柱狀結(jié)構(gòu)930為小于光致抗蝕劑層922。在此步驟中，還會(huì)去除一部分的接點(diǎn)部份918。
請(qǐng)參見圖12(a)/(b)，接著可以去除犧牲層920，藉以形成溝槽929，然后比如是氧化硅的絕緣材料可以填入于溝槽929中，并且可以藉由平坦化工藝，藉以形成淺溝槽隔離層932(STI)?；蛘?，當(dāng)硬屏蔽層920a亦由其它適當(dāng)?shù)慕^緣材料所組成時(shí)，絕緣材料可直接地填入于由硬屏蔽層920a所定義的溝槽928中(如圖11所示)。然后，再將位于溝槽929外的硬屏蔽層920a及絕緣材料去除。當(dāng)在進(jìn)行熱處理過(guò)程藉以形成STI層932時(shí)，在深溝槽電容器的接點(diǎn)部份918內(nèi)的摻雜物會(huì)向外擴(kuò)散至在溝槽906附近的基底900內(nèi)，如此可以形成一埋藏式導(dǎo)電帶919。
請(qǐng)參見圖13(a)/(b)，然后可以去除部份的STI層932，使得STI層932向下凹的深度可以近似于埋藏式導(dǎo)電帶919的位置，并且可以暴露出每一柱狀結(jié)構(gòu)930的側(cè)壁，而可以形成溝槽929a。
請(qǐng)參見圖14，接著可以將屏蔽層904和墊氧化物層902去除。然后，比如利用熱氧化方法，可以形成柵極介電層938于每一柱狀結(jié)構(gòu)930的暴露出的部份上。
請(qǐng)參見圖15(a)/(b)，填滿于溝槽929a內(nèi)的摻雜的多晶硅層940、包括金屬硅化物或金屬的金屬層942及覆蓋層944依序形成于基底900上，其中覆蓋層944比如包括氮化硅或氮氧化硅。接著，可以形成用來(lái)定義字線的圖案化屏蔽層946于覆蓋層944上。一部分摻雜的多晶硅層940位于三側(cè)壁上及柱狀結(jié)構(gòu)930的一部分頂面上，而用來(lái)定義字線的圖案化屏蔽層946位于摻雜的多晶硅層940上。
請(qǐng)參見圖15和16，利用屏蔽層946作為掩模，可以使覆蓋層944，金屬層942和摻雜的多晶硅層940依序地進(jìn)行圖案化，其中圖案化金屬層942a和圖案化的摻雜的多晶硅層940a共同構(gòu)成字線948。依照上述的屏蔽層946的樣式，每一字線948可以包括一部分的多晶硅層940a，其位于對(duì)應(yīng)的柱狀結(jié)構(gòu)930的三側(cè)壁上及部份的頂面上。因此，所形成的三柵極結(jié)構(gòu)954包括第一柵極954a、第二柵極954b及第三柵極954c，其中第一柵極954a位于柱狀結(jié)構(gòu)930面對(duì)溝槽906的第一側(cè)壁上，第二柵極954b及第三柵極954c位于第一側(cè)壁旁邊的其它二側(cè)壁上。
之后，由氮化硅或氮氧化硅所構(gòu)成的間隙壁952可以形成在覆蓋層944a和字線948的側(cè)壁上，而利用對(duì)應(yīng)的字線948作為掩模，源極/漏極區(qū)域950可以形成在每一柱狀結(jié)構(gòu)930的頂面部份上。埋藏式導(dǎo)電帶919、柱狀結(jié)構(gòu)930、柵極介電層938、三柵極結(jié)構(gòu)954和源極/漏極區(qū)域950共同構(gòu)成多柵極晶體管。
請(qǐng)參見圖17，比如是氧化硅的絕緣層956可以形成在基底900上，且覆蓋字線948。接著，可以形成穿過(guò)絕緣層956的位線接點(diǎn)958，其中絕緣層956可以接觸于源極/漏極區(qū)域950，位線960可以形成在絕緣層956上，絕緣層956接觸于位線接點(diǎn)958。位于每一字線948上的覆蓋層944a及其側(cè)壁上的間隙壁952可以保護(hù)字線948，且位線接點(diǎn)958可以形成為自我對(duì)準(zhǔn)的接點(diǎn)(self-aligned contacts，SAC)。
第二實(shí)施例圖18-21繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線IX-IX′的剖面示意圖。其中，圖18接續(xù)第一實(shí)施例中的圖12繼續(xù)描述。
請(qǐng)參見圖18，圖案化屏蔽層1810形成在基底900上，其中在基底900上已先形成STI層932。在屏蔽層1810內(nèi)具有平行的溝槽1812，每一溝槽1812暴露出對(duì)應(yīng)的柱狀結(jié)構(gòu)930，且可以定義之后形成的字線位置。之后，利用屏蔽層1810作為掩模，可以圖案化STI層932，藉以形成溝槽1814在STI層932內(nèi)。每一溝槽1814暴露出面向深溝槽906且在一預(yù)期準(zhǔn)位上的柱狀結(jié)構(gòu)930的第一側(cè)壁，與第一側(cè)壁相鄰的柱狀結(jié)構(gòu)930的一部分的第二和第三側(cè)壁具有大致上與埋藏式導(dǎo)電帶919相同的深度。
請(qǐng)參見圖19，接著將屏蔽層1810去除，并且可以形成柵極氧化物層1816于每一柱狀結(jié)構(gòu)930的暴露出的部份上。然后，字線1820可以形成在溝槽1814內(nèi)，其中每一字線1820的頂面低于基底900的頂面。字線1820的形成可藉由形成比如是N型摻雜多晶硅的導(dǎo)電材料于基底900上，，并填滿于溝槽1814內(nèi)，然后再回蝕導(dǎo)電材料至期望的厚度。
透過(guò)對(duì)應(yīng)的溝槽1814，可以暴露出每一柱狀結(jié)構(gòu)930的三側(cè)壁的一部份，填入于溝槽1814內(nèi)的字線1820可以形成三柵極結(jié)構(gòu)。三柵極結(jié)構(gòu)包括第一柵極1820a、第二柵極1820b及第三柵極1820c，第一柵極1820a位于柱狀結(jié)構(gòu)930的面向溝槽906的第一側(cè)壁上，第二柵極1820b和第三個(gè)柵極1820c位于靠近第一側(cè)壁附近的二側(cè)壁上。之后，一絕緣材料1824填入于溝槽1814中。
請(qǐng)參見圖20，接著可以將氮化物的屏蔽層904及墊氧化物層902去除，且將高于基底900的絕緣材料1824和STI層932去除。接著，可以進(jìn)行離子注入1826的步驟，藉以在每一柱狀結(jié)構(gòu)930的整個(gè)頂面部份內(nèi)形成一源極/漏極區(qū)域1830，如此可以形成多柵極晶體管，包括一埋藏式導(dǎo)電帶919、柱狀結(jié)構(gòu)930、柵極介電層1816、三柵極結(jié)構(gòu)1820a/b/c及源極/漏極區(qū)域1830。
請(qǐng)參見圖21，接著位線1840可以形成于基底900上，且位線1840可以直接接觸在同一列上的源極/漏極區(qū)域1830，絕緣材料1824可以用于絕緣位線1840與字線1820。
第三實(shí)施例圖22-27繪示依照本發(fā)明第三實(shí)施例的具有深溝槽電容器的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置的制造方法的示意圖，其中子圖(b)繪示上視示意圖，子圖(a)繪示沿著剖面線II-II′的剖面示意圖。
請(qǐng)參見圖22，提供一半導(dǎo)體基底2200，并且利用圖案化屏蔽層2204作為掩模，可以使深溝槽2206形成在半導(dǎo)體基底2200中，其中屏蔽層可以是位于墊氧化物層2202上的氮化物層。深溝槽電容器形成在每一深溝槽2206內(nèi)，其中深溝槽電容器以圖中的接點(diǎn)部份2208表示。然后，例如是氧化硅的犧牲層2214可以形成在基底2200上，且填滿于深溝槽2206中。接著，用以定義有源區(qū)域的圖案化光致抗蝕劑層2216可以形成在犧牲層2214上。用以定義有源區(qū)域的每一圖案化光致抗蝕劑層2216對(duì)應(yīng)于深溝槽2206，且會(huì)與深溝槽2206重疊，并與深溝槽2206之間存在位置偏移ΔS。
請(qǐng)參見圖23，利用圖案化光致抗蝕劑層2216(圖22)作為屏蔽層，可以圖案化犧牲層2214，接著利用犧牲層2214作為屏蔽層，可以圖案化基底2200，藉以形成溝槽2222及柱狀結(jié)構(gòu)2220。由于圖案化光致抗蝕劑層2216與對(duì)應(yīng)的深溝槽2206重疊，因此柱狀結(jié)構(gòu)2220可以是相當(dāng)薄，且具有相應(yīng)于ΔS的寬度。在優(yōu)選的情況下，柱狀結(jié)構(gòu)2220的寬度小于特征尺寸，比如是約略在200埃到600埃之間，如此在利用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置時(shí)，在柱狀結(jié)構(gòu)2220內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象。
請(qǐng)參見圖24，當(dāng)犧牲層2214由比如氧化硅的絕緣材料所構(gòu)成時(shí)，絕緣材料2224可以填入于溝槽2222中，藉以形成STI層2230與犧牲層2214，接著可以去除犧牲層2214及高于屏蔽層2204的絕緣材料2224。或者，STI層2230的形成可藉由去除犧牲層2214，及之后填入絕緣材料于溝槽中。透過(guò)摻雜物質(zhì)從接點(diǎn)部份2208向外擴(kuò)散，可以形成埋藏式導(dǎo)電帶2210在基底2200內(nèi)，且位于每一接點(diǎn)部份2208的周圍。
請(qǐng)參見圖25，圖案化屏蔽層2232形成在基底2200上，且圖案化屏蔽層2232具有線性溝槽2234，用以定義STI層2230內(nèi)的線性溝槽2235的位置，藉以形成字線。在此結(jié)構(gòu)內(nèi)，每一柱狀結(jié)構(gòu)2220的整個(gè)區(qū)域可以是完全地位于溝槽2234的范圍內(nèi)。
請(qǐng)參照?qǐng)D26，可以利用屏蔽層2232(圖25)作為掩模，而形成定義字線位置的線性溝槽2235于STI層2230內(nèi)，藉以暴露出每一柱狀結(jié)構(gòu)2220的所有側(cè)壁。在屏蔽層2232去除之后，柵極介電層2236可以形成在暴露的部份上，比如是形成在每一柱狀結(jié)構(gòu)2220的所有側(cè)壁上，且環(huán)繞柱狀結(jié)構(gòu)2220。接著，字線2240可以形成在溝槽2235內(nèi)，其中每一字線2240的頂面可以是低于每一柱狀結(jié)構(gòu)2220的頂面。藉由形成導(dǎo)電材料于基底2200上且填滿于溝槽2235內(nèi)，及之后回蝕導(dǎo)電材料至預(yù)設(shè)的深度，可以形成字線2240。由于柱狀結(jié)構(gòu)2220的所有側(cè)壁可以暴露在溝槽2235內(nèi)，故對(duì)應(yīng)的字線2240可以完全地環(huán)繞在柱狀結(jié)構(gòu)2220的周圍，以形成位于周圍的柵極2250，其中藉由柵極介電層2236可以分隔位于周圍的柵極2250與柱狀結(jié)構(gòu)2220。
請(qǐng)參見圖27，絕緣層2252可以填滿溝槽2235內(nèi)。接著利用化學(xué)機(jī)械研磨的方式，可以去除屏蔽層2204、部份的STI層2230及比柱狀結(jié)構(gòu)2220高的絕緣層2252。藉由比如是離子注入的摻雜方法，可以形成源極/漏極區(qū)域2260于每一柱狀結(jié)構(gòu)2220的頂部?jī)?nèi)，進(jìn)而形成多柵極晶體管，其包括埋藏式導(dǎo)電帶2210、柱狀結(jié)構(gòu)2220、柵極介電層2236、位于周圍的柵極2250及源極/漏極區(qū)域2260。之后，位線2270可以形成在基底2200上，且位線2270可以直接地接觸于源極/漏極區(qū)域2260，且藉由絕緣層2252可以隔絕位線2270與字線2240。
依照本發(fā)明的第三實(shí)施例，藉由控制在定義有源區(qū)域時(shí)相對(duì)于深溝槽的位置偏移ΔS，可以使柱狀結(jié)構(gòu)具有足夠小的寬度。因此，當(dāng)在利用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置時(shí)，在柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象，藉以可進(jìn)一步改善電流切換的能力及消除結(jié)二極管漏電流。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，包括一深溝槽電容器；以及一晶體管，包括一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)，位于該深溝槽電容器的旁邊，且不與該深溝槽電容器重疊；一多柵極結(jié)構(gòu)，至少位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上；一柵極介電層，位于該柱狀結(jié)構(gòu)與該多柵極結(jié)構(gòu)之間；一第一源極/漏極區(qū)域，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的頂面部份處；以及一第二源極/漏極區(qū)域，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的一較低部份處，且與該第一源極/漏極區(qū)域分離，其中該第二源極/漏極區(qū)域與該深溝槽電容器接合。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該多柵極結(jié)構(gòu)為一三柵極結(jié)構(gòu)，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，該三側(cè)壁包括一第一側(cè)壁、一第二側(cè)壁及一第三側(cè)壁，該第一側(cè)壁面對(duì)該深溝槽電容器，該第二側(cè)壁及該第三側(cè)壁位于該第一側(cè)壁附近。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該三柵極結(jié)構(gòu)的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
4.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該第一源極/漏極區(qū)域位于該柱狀結(jié)構(gòu)的該頂面部份的整個(gè)區(qū)域上。
5.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該三柵極結(jié)構(gòu)還覆蓋該柱狀結(jié)構(gòu)的一部份的頂面。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該三柵極結(jié)構(gòu)包括一摻雜的多晶硅層，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的該三側(cè)壁上及該頂面上；以及一金屬層，位于該摻雜的多晶硅層上。
7.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，還包括一覆蓋層，位于該三柵極結(jié)構(gòu)上及一間隙壁上，其中該間隙壁位于該三柵極結(jié)構(gòu)的該側(cè)壁上。
8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該多柵極結(jié)構(gòu)環(huán)繞在該柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
9.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度比一特征尺寸小。
10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度足夠小，使得當(dāng)在利用該動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元時(shí)，在該柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象。
11.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該多柵極結(jié)構(gòu)的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
12.如權(quán)利要求11所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該第一源極/漏極區(qū)域占用該柱狀結(jié)構(gòu)的該頂面部份的整個(gè)區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元，其中該第二源極/漏極區(qū)域?yàn)橐宦癫厥綄?dǎo)電帶，且電連接該深溝槽電容器的一內(nèi)電極。
14.一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，包括多個(gè)深溝槽電容器，為行列排列；多個(gè)晶體管，每一晶體管沿著行的方向配置在至少一深溝槽電容器的周圍，該晶體管包括一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)，位于該深溝槽電容器的旁邊，且不與該深溝槽電容器重疊；一多柵極結(jié)構(gòu)，至少位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上；一柵極介電層，位于該柱狀結(jié)構(gòu)及該多柵極結(jié)構(gòu)之間；一第一源極/漏極區(qū)域，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的頂部處；以及一第二源極/漏極區(qū)域，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的一較低部份處，且與該第一源極/漏極區(qū)域分離，該第二源極/漏極區(qū)域與該深溝槽電容器接合；多條字線，每一字線與位于一列上的該些晶體管的該些多柵極結(jié)構(gòu)接合；以及多條位線，每一位線與位于一行上的該些晶體管的該些第一源極/漏極區(qū)域接合。
15.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該晶體管的該第二源極/漏極區(qū)域?yàn)橐宦癫厥綄?dǎo)電帶，且電連接對(duì)應(yīng)的該深溝槽電容器的一內(nèi)電極。
16.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該多柵極結(jié)構(gòu)為一三柵極結(jié)構(gòu)，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上。
17.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中在每一行上，一對(duì)相鄰的晶體管共享一柱狀結(jié)構(gòu)及一第一源極/漏極區(qū)域，且對(duì)應(yīng)于每一對(duì)該相鄰的晶體管的二深溝槽電容器沿著行的方向配置在共享的該柱狀結(jié)構(gòu)的二相對(duì)側(cè)。
18.如權(quán)利要求17所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，為sub-6F2的存儲(chǔ)器陣列。
19.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該三柵極結(jié)構(gòu)的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
20.如權(quán)利要求19所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該第一源極/漏極區(qū)域位于該柱狀結(jié)構(gòu)的該頂面部份的整個(gè)區(qū)域上。
21.如權(quán)利要求19所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該些位線直接接觸于位于每一行的該些第一源極/漏極區(qū)域。
22.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該三柵極結(jié)構(gòu)還覆蓋該柱狀結(jié)構(gòu)的一部份的頂面。
23.如權(quán)利要求22所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該三柵極結(jié)構(gòu)包括一摻雜的多晶硅層，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的該三側(cè)壁上及該頂部上；以及一金屬層，位于該摻雜的多晶硅層上。
24.如權(quán)利要求22所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，還包括一覆蓋層，位于該三柵極結(jié)構(gòu)上及一間隙壁上，其中該間隙壁位于該三柵極結(jié)構(gòu)的該側(cè)壁上。
25.如權(quán)利要求24所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該些位線透過(guò)多個(gè)自我對(duì)準(zhǔn)的接點(diǎn)而電連接于該些第一源極/漏極區(qū)域。
26.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該多柵極結(jié)構(gòu)環(huán)繞在該柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
27.如權(quán)利要求26所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度比一特征尺寸小。
28.如權(quán)利要求27所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度足夠小，使得當(dāng)在利用該動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元時(shí)，在該柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象。
29.如權(quán)利要求27所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該晶體管沿著行的方向配置在對(duì)應(yīng)的該深溝槽電容器的相同側(cè)上。
30.如權(quán)利要求29所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，為4F2的存儲(chǔ)器陣列。
31.如權(quán)利要求26所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該多柵極結(jié)構(gòu)的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
32.如權(quán)利要求31所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該第一源極/漏極區(qū)域占用該柱狀結(jié)構(gòu)的該頂面部份的整個(gè)區(qū)域。
33.如權(quán)利要求31所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列，其中該位線直接接觸于該第一源極/漏極區(qū)域。
34.一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，包括形成一深溝槽電容器于一半導(dǎo)體基底內(nèi)；定義一有源區(qū)域于該基底上，藉以形成一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)在該深溝槽電容器旁邊，且形成一隔離區(qū)域；形成一埋藏式導(dǎo)電帶，連接位于該基底內(nèi)的該深溝槽電容器；形成一柵極介電層于該柱狀結(jié)構(gòu)上；形成一字線，該字線包括一多柵極結(jié)構(gòu)于基底上，其中該多柵極結(jié)構(gòu)至少位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，且該柵極介電層分離該多柵極結(jié)構(gòu)與該柱狀結(jié)構(gòu)；形成一源極/漏極區(qū)域，位于該柱狀結(jié)構(gòu)的頂部處；以及形成一位線，電連接該源極/漏極區(qū)域，其中該柱狀結(jié)構(gòu)、該埋藏式導(dǎo)電帶、該柵極介電層、該多柵極結(jié)構(gòu)及該源極/漏極區(qū)域構(gòu)成一晶體管。
35.如權(quán)利要求34所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該埋藏式導(dǎo)電帶利用摻雜物質(zhì)從該深溝槽電容器的一內(nèi)電極的接點(diǎn)部份向外擴(kuò)散。
36.如權(quán)利要求34所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中用來(lái)定義該有源區(qū)域的一屏蔽層與該深溝槽電容器重疊。
37.如權(quán)利要求34所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該多柵極結(jié)構(gòu)形成一三柵極結(jié)構(gòu)，且位于該柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上。
38.如權(quán)利要求37所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該柵極介電層的步驟及形成包括該三柵極結(jié)構(gòu)的該字線的步驟包括填入一絕緣材料于該隔離區(qū)域上；去除該絕緣材料，藉以暴露出該柱狀結(jié)構(gòu)的一第一側(cè)壁、一第二側(cè)壁及一第三側(cè)壁，其中該第一側(cè)壁面對(duì)該深溝槽電容器，該第二側(cè)壁及該第三側(cè)壁在該第一側(cè)壁周圍；形成一柵極介電層在該柱狀結(jié)構(gòu)上；形成一導(dǎo)電層在基底上；以及圖案化該導(dǎo)電層，藉以形成一字線，該字線包括一三柵極結(jié)構(gòu)，且該三柵極結(jié)構(gòu)形成在該柱狀結(jié)構(gòu)的該第一側(cè)壁、該第二側(cè)壁及該第三側(cè)壁上及該柱狀結(jié)構(gòu)的頂面部份處。
39.如權(quán)利要求38所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該源極/漏極區(qū)域在該柱狀結(jié)構(gòu)的該頂面部份處的步驟包括利用該字線作為一掩模以進(jìn)行一離子注入過(guò)程。
40.如權(quán)利要求38所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該導(dǎo)電層包括一摻雜的多晶硅層及一金屬層，該金屬層位于該摻雜的多晶硅層上。
41.如權(quán)利要求38所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，還包括形成一覆蓋層在該導(dǎo)電層上，于圖案化該導(dǎo)電層之前，而該覆蓋層和該導(dǎo)電層連續(xù)地被圖案化，以形成一堆積的字線結(jié)構(gòu)；以及形成一個(gè)間隙壁在該堆積的字線結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
42.如權(quán)利要求41所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，還包括在形成該位線之前，形成一自我對(duì)準(zhǔn)接點(diǎn)于該源極/漏極區(qū)域上。
43.如權(quán)利要求37所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該柵極介電層和該字線的步驟包括填入一絕緣材料于該隔離區(qū)域內(nèi)；圖案化該絕緣材料，藉以形成一溝槽，該溝槽暴露出位于一預(yù)設(shè)水平上的該柱狀結(jié)構(gòu)的一第一側(cè)壁、一部分的一第二側(cè)壁及一部分的一第三側(cè)壁，其中該第一側(cè)壁面對(duì)該深溝槽電容器，且該第二側(cè)壁及該第三側(cè)壁與該第一側(cè)壁相鄰；形成一柵極介電層于該柱狀結(jié)構(gòu)上；以及形成該字線于該溝槽內(nèi)。
44.如權(quán)利要求43所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該字線的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
45.如權(quán)利要求44所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該位線的步驟包括形成一絕緣層于該溝槽內(nèi)，并覆蓋該字線；以及形成一圖案化的導(dǎo)電層，以做為該位線，并直接接觸于該源極/漏極區(qū)域。
46.如權(quán)利要求34所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該多柵極結(jié)構(gòu)環(huán)繞該柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，以形成一周圍的柵極。
47.如權(quán)利要求46所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度小于一特征尺寸。
48.如權(quán)利要求47所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該柱狀結(jié)構(gòu)的寬度為足夠小，使得在利用該動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元時(shí)，在該柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全空乏的現(xiàn)象。
49.如權(quán)利要求46所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該柵極介電層及該字線的步驟包括填入一絕緣材料于該隔離區(qū)域內(nèi)；圖案化該絕緣材料，藉以形成一溝槽，該溝槽暴露出位于一預(yù)設(shè)水平上的該柱狀結(jié)構(gòu)的所有側(cè)壁；形成一柵極介電層于該柱狀結(jié)構(gòu)上；以及形成該字線于該溝槽內(nèi)。
50.如權(quán)利要求49所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中該字線的一頂面低于該柱狀結(jié)構(gòu)的一頂面。
51.如權(quán)利要求50所述的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器制造方法，其中形成該位線的步驟包括形成一絕緣層于該溝槽內(nèi)，并覆蓋該字線；以及形成一圖案化導(dǎo)電層，以做為該位線，并直接接觸于該源極/漏極區(qū)域。
全文摘要
多柵極結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元包括多柵極晶體管及一深溝槽電容器。晶體管包括一半導(dǎo)體柱狀結(jié)構(gòu)、多柵極結(jié)構(gòu)、柵極介電層、第一源極/漏極區(qū)域及第二源極/漏極區(qū)域。柱狀結(jié)構(gòu)位于深溝槽電容器的旁邊，并且不與深溝槽電容器重疊。多柵極結(jié)構(gòu)至少位于柱狀結(jié)構(gòu)的三側(cè)壁上，且多柵極結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)藉由柵極介電層相互分離，其中多柵極結(jié)構(gòu)比如是三柵極結(jié)構(gòu)或是位于周圍的柵極結(jié)構(gòu)。第一源極/漏極區(qū)域可以是位于柱狀結(jié)構(gòu)的頂部?jī)?nèi)，且位于柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二源極/漏極區(qū)域可以與深溝槽電容器連接。
文檔編號(hào)H01L31/119GK1702868SQ20041008267
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
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