本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種靜態(tài)存儲單元及其形成方法。
背景技術(shù):靜態(tài)隨機(jī)存儲器(StaticRandomAccessMemory,SRAM)作為存儲器中的一員,具有高速度、低功耗與標(biāo)準(zhǔn)工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電腦、個(gè)人通信、消費(fèi)電子產(chǎn)品(智能卡、數(shù)碼相機(jī)、多媒體播放器)等領(lǐng)域。圖1為現(xiàn)有6T結(jié)構(gòu)的SRAM存儲器的存儲單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖,所述存儲單元包括:第一PMOS晶體管P1、第二PMOS晶體管P2、第一NMOS晶體管N1、第二NMOS晶體管N2、第三NMOS晶體管N3以及第四NMOS晶體管N4。所述第一PMOS晶體管P1、第二PMOS晶體管P2、第一NMOS晶體管N1、第二NMOS晶體管N2形成雙穩(wěn)態(tài)電路,所述雙穩(wěn)態(tài)電路形成一個(gè)鎖存器用于鎖存數(shù)據(jù)信息。所述第一PMOS晶體管P1和第二PMOS晶體管P2為上拉晶體管;所述第一NMOS晶體管N1和第二NMOS晶體管N2為下拉晶體管。第三NMOS晶體管N3和第四NMOS晶體管N4為傳輸晶體管。第一PMOS晶體管P1的柵極、第一NMOS晶體管N1的柵極、第二PMOS晶體管P2的漏極、第二NMOS晶體管N2的漏極、第四NMOS晶體管N4的源極電連接,形成第一存儲節(jié)點(diǎn)11;第二PMOS晶體管P2的柵極、第二NMOS晶體管N2的柵極、第一PMOS晶體管P1的漏極、第一NMOS晶體管N1的漏極、第三NMOS晶體管N3的源極電連接,形成第二存儲節(jié)點(diǎn)12。第三NMOS晶體管N3和第四NMOS晶體管N4的柵極與字線WL電連接;第三NMOS晶體管N3的漏極與第一位線BL電連接,第四NMOS晶體管N4的漏極與第二位線(互補(bǔ)位線)BLB電連接;第一PMOS晶體管P1的源極和第二PMOS晶體管P2的源極與電源線Vdd電連接;第一NMOS晶體管N1的源極和第二NMOS晶體管N2的源極與地線Vss電連接。在對所述SRAM存儲器進(jìn)行讀操作時(shí),會有電流從高電平的第一位線BL、第二位線BLB流向低電平的第一存儲節(jié)點(diǎn)11或第二存儲節(jié)點(diǎn)12;在對所述SRAM存儲器進(jìn)行寫操作時(shí),會有電流從高電平的第一存儲節(jié)點(diǎn)11或第二存儲節(jié)點(diǎn)12流向低電平的第一位線BL或第二位線BLB。然而,隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步減小,現(xiàn)有技術(shù)形成的SRAM存儲器的性能不夠穩(wěn)定。更多關(guān)于SRAM存儲器的形成方法,請參考公開號為“US20050073060A1”的美國專利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明解決的問題是提供一種靜態(tài)存儲單元,具有所述靜態(tài)存儲單元的SRAM存儲器的性能穩(wěn)定。為解決上述問題,本發(fā)明的實(shí)施例提供一種靜態(tài)存儲單元,包括:半導(dǎo)體襯底,所述半導(dǎo)體襯底包括用于形成下拉晶體管的第一區(qū)域和用于形成上拉晶體管的第二區(qū)域;位于所述第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面的第一鰭部,位于所述第二區(qū)域的半導(dǎo)體表面的第二鰭部,其中,所述第二鰭部頂部形成有絕緣層;覆蓋所述第一鰭部和第二鰭部之外的半導(dǎo)體襯底表面的層間介質(zhì)層,所述層間介質(zhì)層表面低于所述第一鰭部和第二鰭部頂部表面;位于所述層間介質(zhì)層表面、且橫跨單個(gè)所述第一鰭部的頂部和側(cè)壁的第一柵極結(jié)構(gòu),位于所述層間介質(zhì)層表面、且橫跨單個(gè)所述第二鰭部的頂部和側(cè)壁的第二柵極結(jié)構(gòu),所述第二柵極結(jié)構(gòu)與第二鰭部的頂部通過絕緣層相隔離。可選地,所述第一鰭部的高度和第二鰭部的高度之間的比值為0.8:1-2:1??蛇x地,當(dāng)所述第一鰭部的高度和第二鰭部的高度之間的比小于1:1,大于等于0.8:1時(shí),所述第一鰭部的寬度大于所述第二鰭部高度的0.4倍。可選地,所述第一鰭部和第二鰭部的寬度相同??蛇x地,所述第一區(qū)域的層間介質(zhì)層表面低于所述第二區(qū)域的層間介質(zhì)層表面。相應(yīng)的,發(fā)明人還提供一種靜態(tài)存儲單元的形成方法,包括:提供半導(dǎo)體襯底,所述半導(dǎo)體襯底包括用于形成下拉晶體管的第一區(qū)域和用于形成上拉晶體管的第二區(qū)域;形成位于所述第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面的第一鰭部,形成位于所述第二區(qū)域的半導(dǎo)體表面的第二鰭部,其中,所述第二鰭部頂部形成有絕緣層;形成覆蓋所述第一鰭部和第二鰭部之外的半導(dǎo)體襯底表面的層間介質(zhì)層,所述層間介質(zhì)層表面低于所述第一鰭部和第二鰭部頂部表面;形成位于所述層間介質(zhì)層表面、且橫跨單個(gè)所述第一鰭部的頂部和側(cè)壁的第一柵極結(jié)構(gòu),形成位于所述層間介質(zhì)層表面、且橫跨單個(gè)所述第二鰭部的頂部和側(cè)壁的第二柵極結(jié)構(gòu),所述第二柵極結(jié)構(gòu)與第二鰭部的頂部通過絕緣層相隔離。可選地,所述第一鰭部和第二鰭部之間的高度比為0.8:1-2:1??蛇x地,當(dāng)所述第一鰭部和第二鰭部之間的高度比大于等于0.8:1,小于1:1時(shí),所述第一鰭部的寬度大于所述第二鰭部高度的0.4倍。可選地,所述層間介質(zhì)層和絕緣層之間的刻蝕選擇比大于1:1??蛇x地,所述第一鰭部和第二鰭部的形成步驟包括:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底表面的硬掩膜薄膜;形成覆蓋所述硬掩膜薄膜表面的犧牲層,所述犧牲層具有多個(gè)開口,各開口側(cè)壁形成有側(cè)墻;去除所述犧牲層,以所述側(cè)墻為掩膜,刻蝕所述硬掩膜薄膜,直至暴露出半導(dǎo)體襯底,形成硬掩膜層并去除所述側(cè)墻;以所述硬掩膜層為掩膜,刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底,形成多個(gè)高度和寬度分別相同的鰭結(jié)構(gòu),其中,所述第一區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu)用于形成第一鰭部,所述第二區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu)用于形成第二鰭部??蛇x地,所述第一鰭部和第二鰭部的形成步驟還包括:首先形成覆蓋所述第二區(qū)域的保護(hù)層,所述保護(hù)層不僅覆蓋第二區(qū)域的層間介質(zhì)層,還覆蓋第二區(qū)域的絕緣層;以所述保護(hù)層為掩膜,去除第一區(qū)域的絕緣層和部分厚度的層間介質(zhì)層,直至暴露出第一區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu);去除所述保護(hù)層,暴露出第二區(qū)域的層間介質(zhì)層和絕緣層;以所述第二區(qū)域的絕緣層為掩膜,刻蝕部分厚度的層間介質(zhì)層以及第一區(qū)域中部分厚度的鰭結(jié)構(gòu),形成第一鰭部,所述第二區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu)為第二鰭部??蛇x地,所述第一鰭部和第二鰭部的形成步驟還包括:首先去除部分厚度的層間介質(zhì)層,此時(shí)第一區(qū)域和第二區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu)表面還形成有絕緣層;去除部分厚度的層間介質(zhì)層后,再形成覆蓋所述第二區(qū)域的層間介質(zhì)層和絕緣層的保護(hù)層;以所述保護(hù)層為掩膜去除所述第一區(qū)域的絕緣層,暴露出第一區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu);之后再去除所述保護(hù)層,暴露出第二區(qū)域的層間介質(zhì)層和絕緣層;以所述第二區(qū)域的絕緣層為掩膜,刻蝕部分厚度的層間介質(zhì)層以及第一區(qū)域中部分厚度的鰭結(jié)構(gòu),形成第一鰭部,所述第二區(qū)域的鰭結(jié)構(gòu)為第二鰭部。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):形成的第一柵極結(jié)構(gòu)直接與所述第一鰭部的頂部和兩個(gè)側(cè)壁接觸,后續(xù)形成的下拉晶體管為三柵結(jié)構(gòu)。而形成的第二柵極結(jié)構(gòu)與所述第二鰭部的兩個(gè)側(cè)壁接觸,但由于第二鰭部表面形成有絕緣層,所述絕緣層將第二鰭部的頂部與第二柵極結(jié)構(gòu)隔離,形成的上拉晶體管為雙柵結(jié)構(gòu),形成的所述下拉晶體管的有效寬度大于上拉晶體管的有效寬度,可滿足下拉晶體管需要更大的驅(qū)動電流的需求。另外,由于下拉晶體管橫跨單個(gè)的第一鰭部,上拉晶體管橫跨單個(gè)的第二鰭部,無需再形成較小距離的各相鄰鰭部,因此形成的第一鰭部和第二鰭部的質(zhì)量較好。因此,采用本發(fā)明的技術(shù)方案可形成既滿足驅(qū)動電流的需求,又滿足各鰭部的質(zhì)量較好的靜態(tài)存儲單元,所述靜態(tài)存儲單元的性能穩(wěn)定,最終形成的SRAM存儲器的性能優(yōu)越。所述靜態(tài)存儲單元中,構(gòu)成下拉晶體管的第一柵極結(jié)構(gòu)與第一鰭部的頂部和兩個(gè)側(cè)壁接觸,為三柵結(jié)構(gòu),而構(gòu)成上拉晶體管的第二柵極結(jié)構(gòu)與第二鰭部的頂部通過絕緣層隔離,為雙柵結(jié)構(gòu),所述下拉晶體管的有效寬度大于上拉晶體管的有效寬度,可滿足下拉晶體管需要較大驅(qū)動電流的需求,提高了靜態(tài)存儲單元的性能。并且,下拉晶體管具有單個(gè)的第一鰭部,上拉晶體管具有單個(gè)的第二鰭部,所述第一鰭部和第二鰭部的質(zhì)量好,進(jìn)一步提高了所述靜態(tài)存儲單元的穩(wěn)定性,最終的SRAM存儲器的性能優(yōu)越。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)存儲單元的電路示意圖;圖2-圖5是現(xiàn)有技術(shù)靜態(tài)存儲單元的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖6-圖12是本發(fā)明實(shí)施例的靜態(tài)存儲單元的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式正如
背景技術(shù):所述,現(xiàn)有技術(shù)形成的SRAM存儲器的性能不夠穩(wěn)定。經(jīng)過進(jìn)一步研究,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),在SRAM存儲器的存儲單元中,相對于上拉晶體管(PullUpTransistor),下拉晶體管(PullDownTransistor)通常需要更大的驅(qū)動電流(DriveCurrent)。現(xiàn)有技術(shù)形成的SRAM存儲器的性能不夠穩(wěn)定,其主要原因在于下拉晶體管的驅(qū)動電流不足。經(jīng)過進(jìn)一步研究,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),下拉晶體管的驅(qū)動電流很大程度上由構(gòu)成下拉晶體管的鰭部的有效寬度決定。所述構(gòu)成下拉晶體管的鰭部的有效寬度越大,形成的下拉晶體管的驅(qū)動電流越大。如何增大構(gòu)成下拉晶體管的鰭部的有效寬度成為亟需解決的問題。經(jīng)過更進(jìn)一步研究,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有技術(shù)形成晶體管的鰭部時(shí),其主要步驟包括:請參考圖2,提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100表面覆蓋有硬掩膜薄膜101,所述硬掩膜薄膜101表面形成有犧牲層103,所述犧牲層103具有多個(gè)第一開口105,各第一開口105側(cè)壁形成有側(cè)墻107,用于后續(xù)作為形成寬度較小的鰭部的掩膜;請參考圖3,去除所述犧牲層103(如圖2所示),形成暴露出硬掩膜薄膜101的第二開口109;請參考圖4,形成第二開口109(如圖3所示)后,以所述側(cè)墻107(如圖3所示)為掩膜,刻蝕所述硬掩膜薄膜101(如圖3所示)直至暴露出半導(dǎo)體襯底100,形成硬掩膜層101a,并去除所述側(cè)墻107;請參考圖5,以所述硬掩膜層101a為掩膜,刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底100,形成寬度W(圖5中平行于半導(dǎo)體襯底100表面的尺寸)相同的多個(gè)鰭部111。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),隨著工藝尺寸的減小,鰭部111的寬度也隨著等比例縮小,傳統(tǒng)的光刻膠技術(shù)已無法獲得較小寬度W的鰭部?,F(xiàn)有技術(shù)通常采用上述方法形成較小寬度的鰭部111,然而,由于各側(cè)墻107在同一工藝步驟中形成,其厚度均相同,以上述厚度相同的側(cè)墻107為掩膜,形成的各鰭部111的寬度W也相同。要想獲得驅(qū)動電流更大的下拉晶體管,通常的方法為形成具有兩個(gè)鰭部111的下拉晶體管,而形成的上拉晶體管,往往只有單個(gè)的鰭部111。然而,隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步縮小,下拉晶體管的兩個(gè)鰭部111之間的距離也隨之進(jìn)一步縮小,受工藝條件限制,距離較小的兩個(gè)鰭部111較難實(shí)現(xiàn),且形成的這兩個(gè)鰭部111的質(zhì)量較差,影響了下拉晶體管的質(zhì)量穩(wěn)定性,使得最終形成的SRAM存儲器的性能不夠穩(wěn)定。發(fā)明人經(jīng)過深入研究,提供了一種靜態(tài)存儲單元及其形成方法,使其內(nèi)部的下拉晶體管和上拉晶體管均由單個(gè)的鰭部構(gòu)成,但所述下拉晶體管為三柵結(jié)構(gòu),而所述上拉晶體管為雙柵結(jié)構(gòu)。需要說明的是,在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中,半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,所述第一區(qū)域均用于具有單個(gè)第一鰭部、且為三柵結(jié)構(gòu)的下拉晶體管,而第二區(qū)域均用于形成具有單個(gè)第二鰭部、且為雙柵結(jié)構(gòu)的上拉晶體管。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),采用本發(fā)明實(shí)施例中形成鰭結(jié)構(gòu),進(jìn)一步形成第一鰭部和第二鰭部的方法時(shí),只要第一鰭部和第二鰭部之間的高度比的范圍為0.8:1-2:1,形成的下拉晶體管的有效寬度大于上拉晶體管的有效寬度,在下拉晶體管和上拉晶體管的驅(qū)動電流均滿足需求的情況下,不用形成距離較小的相鄰鰭部,形成的第一鰭部和第二鰭部的質(zhì)量較好。因此,形成的靜態(tài)存儲單元的性能穩(wěn)定,后續(xù)形成的SRAM存儲器的性能穩(wěn)定。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的各具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。請參考圖6,提供半導(dǎo)體襯底300,所述半導(dǎo)體襯底300包括第一區(qū)域I和與之相鄰的第二區(qū)域II,其中所述第一區(qū)域I用于形成下拉晶體管,所述第二區(qū)域II用于形成上拉晶體管,且所述第一區(qū)域I和第二區(qū)域II的半導(dǎo)體襯底300表面均形成有高度相同的鰭結(jié)構(gòu)301。所述半導(dǎo)體襯底300用于為后續(xù)工藝提供平臺,并形成鰭結(jié)構(gòu)301。所述半導(dǎo)體襯底300的材料為單晶硅、單晶鍺、鍺硅、絕緣體上硅、絕緣體上鍺中的一種。本發(fā)明的實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體襯底300的材料為單晶硅。所述鰭結(jié)構(gòu)301用于后續(xù)形成第一鰭部和第二鰭部。所述鰭結(jié)構(gòu)301由刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底300后形成,因此,所述鰭結(jié)構(gòu)301的材料與半導(dǎo)體襯底300的材料相同。在本發(fā)明的實(shí)施例中,所述鰭結(jié)構(gòu)301的材料為單晶硅.所述鰭結(jié)構(gòu)301的具體形成步驟請參考前文形成鰭部111(如圖2-5所示)的形成步驟,包括:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底300表面的硬掩膜薄膜(未圖示);形成覆蓋所述硬掩膜薄膜表面的犧牲層(未圖示),所述犧牲層具有多個(gè)開口(未圖示),各開口側(cè)壁形成有側(cè)墻(未圖示);去除所述犧牲層,以所述側(cè)傾為掩膜,刻蝕所述硬掩膜薄膜,直至暴露出半導(dǎo)體襯底,形成硬掩膜層(未圖示)并去除所述側(cè)墻;以所述硬掩膜層為掩膜,刻蝕部分厚度的半導(dǎo)體襯底,形成多個(gè)高度和寬度分別相同的鰭結(jié)構(gòu)301。采用上述形成步驟,形成的第一區(qū)域I的所述鰭結(jié)構(gòu)301的寬度W1與第二區(qū)域II的所述鰭結(jié)構(gòu)301的寬度W2相同,并且第一區(qū)域I的所述鰭結(jié)構(gòu)301的高度與第二區(qū)域II的所述鰭...