專利名稱：垂直晶體管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直晶體管及其形成方法，更具體而言涉及一種可以防
止浮置本體效應(yīng)(floating body effect)且改善垂直晶體管的特性的垂直晶體管 及其形成方法。
背景技術(shù)：
通常，各種制造技術(shù)被應(yīng)用于在半導(dǎo)體器件中形成晶體管和位線的方 法。最近，通過(guò)在半導(dǎo)體基板上形成氧化物層以產(chǎn)生場(chǎng)效應(yīng)的MOSFET(金 屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)已成為本領(lǐng)域的最重要部分。
在MOSFET中，許多工藝用于在被劃分成單元區(qū)與外圍電路區(qū)的半導(dǎo) 體基板的區(qū)域內(nèi)形成晶體管。通過(guò)在半導(dǎo)體基板上沉積柵極絕緣層與柵極導(dǎo) 電層，由成晶體管。柵極導(dǎo)電層通常由多晶硅層或者多晶硅層與金屬基 層的疊層制成。
同時(shí)，隨著半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)規(guī)則減小，最近半導(dǎo)體工業(yè)又有增加半導(dǎo) 體器件的集成水平、工作速度與成品率的趨勢(shì)。依照此趨勢(shì)，為了克服常規(guī) 半導(dǎo)體晶體管有關(guān)半導(dǎo)體器件的集成水平與電流性能的限制，已經(jīng)提出垂直
晶體管。
常規(guī)垂直晶體管包含形成于半導(dǎo)體基板內(nèi)的柵極以及源極區(qū)與漏極區(qū)， 其中源極區(qū)和漏極區(qū)形成于柵極兩側(cè)以定義一水平溝道；與該常規(guī)垂直晶體 管不同，垂直晶體管包含柵極以及形成于柵極上方和下方的源極與漏極區(qū)以 定義一垂直溝道。
該垂直晶體管的溝道是通過(guò)置于源極區(qū)之間的半導(dǎo)體基板的一部分而 與半導(dǎo)體基板電連接。藉此，本體電位(body voltage)可施加至該垂直晶體管。
然而，在上述的常規(guī)垂直晶體管中，隨著半導(dǎo)體設(shè)計(jì)規(guī)則減小，相鄰源 極區(qū)之間的間隔也減小。而由于相鄰源極區(qū)之間間隔的減小，源極區(qū)的雜質(zhì) 可能擴(kuò)散而使得源極區(qū)之間的間隔消失。
如果源極區(qū)之間的間隔消失，則從半導(dǎo)體基板施加的本體電位可能不會(huì)傳送至垂直晶體管的溝道。由于此效應(yīng)，用于儲(chǔ)存電荷的垂直晶體管本體被 浮置，因此引起各種問(wèn)題。
具體而言，垂直晶體管與半導(dǎo)體基板之間的電學(xué)路徑由于源極區(qū)的存在 而被阻斷，且因此，本體偏置無(wú)法被施加于垂直晶體管的溝道。結(jié)果，由于 聚集在垂直晶體管的本體的電荷無(wú)法釋放至半導(dǎo)體基板，浮置本體效應(yīng)由此 產(chǎn)生。
浮置本體效應(yīng)是指一種現(xiàn)象，即，柵極誘導(dǎo)漏極漏電(gate induced drain leakage, GIOL)或熱載流子注入(hot carrier injection)發(fā)生于NMOS晶體管，空 穴被俘獲于溝道中，且晶體管的閾值電壓由于空穴的存在而降低。
因此，在常規(guī)技術(shù)中，由于本體浮置效應(yīng)而難以適當(dāng)?shù)乜刂凭w管，結(jié) 果晶體管特性可能劣化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種可以防止浮置本體效應(yīng)的垂直晶體管及其形 成方法。
此外，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種可以改善垂直晶體管的特性的垂直晶體 管及其形成方法。
依據(jù)一個(gè)方面，垂直晶體管包括半導(dǎo)體基板，在其表面上形成有柱型 有源圖案；第一結(jié)區(qū)，形成于位于該有源圖案兩側(cè)上的該半導(dǎo)體基板的表面 內(nèi)；屏蔽層，形成于該第一結(jié)區(qū)的側(cè)壁上；第二結(jié)區(qū)，形成在該有源圖案的 上表面上；以及柵極，形成在包括該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上以交疊 該第一結(jié)區(qū)的至少一部分。
該第一與第二結(jié)區(qū)包括N型離子注入層。
該第一結(jié)區(qū)為源極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為漏極區(qū)。
該第一結(jié)區(qū)為漏極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為源極區(qū)。
該屏蔽層包括絕緣層。
該絕緣層包括硅氧化物層。
包含該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)按照與該有源圖案的寬度的1/5-1/3相對(duì) 應(yīng)的間隔來(lái)布置。
該屏蔽層具有與該有源圖案的寬度的l/6~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。 在另一實(shí)施例中，垂直晶體管的形成方法包括步驟蝕刻半導(dǎo)體基板并由此定義凹槽(groove);在該凹槽的側(cè)壁上形成屏蔽層；形成第一外延層以 填充該凹槽；在該屏蔽層上以及位于該第一外延層的部分之間的該半導(dǎo)體基 板的部分上，形成由第二外延層制成的柱型有源圖案；分別在該第一外延層 內(nèi)以及該有源圖案的上表面內(nèi)形成第一結(jié)區(qū)和第二結(jié)區(qū)；以及在包括該第二 結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上形成柵極，以交疊該第 一結(jié)區(qū)的至少一部分。
定義凹槽的步驟包括步驟各向異性蝕刻半導(dǎo)體基板；以及各向同性蝕 刻該半導(dǎo)體基板的被蝕刻部分以增大該半導(dǎo)體基板的該被蝕刻部分的寬度。
形成屏蔽層的步驟包括步驟在包括該凹槽的表面的該半導(dǎo)體基板上形 成絕緣層；以及間隔物蝕刻(spacer etching)該絕緣層使得該絕緣層僅殘留 在該凹槽的側(cè)壁上。
該絕緣層包括硅氧化物層。
該屏蔽層形成為具有與該有源圖案的寬度的1/6~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。 形成第一外延層的步驟包括在包含該屏蔽層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng)第
一外延層至完全填充該凹槽的厚度；以及移除該第一外延層的表面以露出該
半導(dǎo)體基板。
形成有源圖案的步驟包括在包含該第 一外延層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng) 第二外延層以覆蓋該屏蔽層；以及蝕刻該第二外延層，使得該第二外延層僅 殘留在該屏蔽層上以及位于該第一外延層的部分之間的該半導(dǎo)體基板的部 分上。
在生長(zhǎng)該第二外延層的步驟之后，該方法還包含平整化該第二外延層的 表面的步驟。
該第一與第二結(jié)區(qū)通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)而形成。 該第一結(jié)區(qū)為源極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為漏極區(qū)。 該第一結(jié)區(qū)為漏極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為源極區(qū)。
包括該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)形成為按照與該有源圖案的寬度的1/5-1/3 相對(duì)應(yīng)的間隔來(lái)布置。
在再一實(shí)施例中，垂直晶體管的形成方法包括步驟蝕刻半導(dǎo)體基板并 由此定義凹槽；在該凹槽的側(cè)壁上形成屏蔽層；在該凹槽中生長(zhǎng)摻雜有雜質(zhì) 的第一外延層并由此形成第一結(jié)區(qū)；在該屏蔽層上以及位于該第一結(jié)區(qū)之間 的該半導(dǎo)體基板的部分上，形成由第二外延層制成的柱型有源圖案，以部分 交疊該第一結(jié)區(qū)；在該有源圖案的上表面中形成第二結(jié)區(qū)；以及在包含該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上形成柵極，以交疊該第一結(jié)區(qū)的至少一部分。
定義凹槽的步驟包括步驟各向異性蝕刻半導(dǎo)體基板；以及各向同性蝕 刻該半導(dǎo)體基板的被蝕刻部分以增大半導(dǎo)體基板的該蝕刻部分的寬度。
形成屏蔽層的步驟包括步驟在包括該凹槽的表面的該半導(dǎo)體基板上形 成絕緣層；以及間隔物蝕刻該絕緣層使得該絕緣層僅殘留于該凹槽的側(cè)壁 上。
該絕緣層包括硅氧化物層。
該屏蔽層形成為具有與該有源圖案的寬度的1/6~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。
形成第一結(jié)區(qū)的步驟包括步驟在包括該屏蔽層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng) N型第一外延層至完全填充該凹槽的厚度；以及移除所生長(zhǎng)的N型第一外延 層的表面以露出該半導(dǎo)體基板。
包括該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)形成為按照與該有源圖案的寬度的1/5-1/3 相對(duì)應(yīng)的間隔來(lái)布置。
形成有源圖案的步驟包含步驟在包含該第 一結(jié)區(qū)的該半導(dǎo)體基板上生 長(zhǎng)第二外延層以覆蓋該屏蔽層；以及蝕刻該第二外延層，使得該第二外延層 僅殘留在該屏蔽層上以及位于該第一結(jié)區(qū)之間的該半導(dǎo)體基板的部分上。
在生長(zhǎng)該第二外延層的步驟之后，該方法還包含平整化該第二外延層的 表面的步驟。
該第一與第二結(jié)區(qū)通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)而形成。 該第一結(jié)區(qū)為源極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為漏極區(qū)。 該第一結(jié)區(qū)為漏極區(qū)，且該第二結(jié)區(qū)為源極區(qū)。
圖1為說(shuō)明依照本發(fā)明一實(shí)施例的垂直晶體管的截面圖。 圖2A至2H為說(shuō)明本發(fā)明另一實(shí)施例的垂直晶體管的形成方法的工藝 的截面圖。
圖3A至3G為說(shuō)明本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直晶體管的形成方法的工藝 的截面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
B: ^各徑 P:柱型有源圖案
112:漏極區(qū) 118:垂直延伸溝道區(qū)116:柵極導(dǎo)電層 G:柵極 104:屏蔽層 H:凹槽 108:第二外延層 302:硬掩模層 306:源極區(qū) 310:漏極區(qū)
114:柵極絕緣層 110:源極區(qū) 100:半導(dǎo)體基板 106:第一外延層 300:半導(dǎo)體基板 304:屏蔽層 308:第二外延層
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中，在定義于半導(dǎo)體基板中的凹槽的側(cè)壁上形成屏蔽層之后，在 該凹槽中形成結(jié)區(qū)，該結(jié)區(qū)的側(cè)壁被該屏蔽層覆蓋。然后，柱型有源圖案形 成在該半導(dǎo)體基板的表面上，且柵極形成在該有源圖案的側(cè)壁上以至少部分 交疊相鄰的結(jié)區(qū)。
測(cè)量的間隔減小或消失。由此，在本發(fā)明中，本體電位可穩(wěn)定地施加至垂直 晶體管的溝道區(qū)。
因此，在本發(fā)明中，可以防止浮置本體效應(yīng)的發(fā)生，由此可以有效地改 善垂直晶體管的特性，其中在該浮置本體效應(yīng)中，垂直晶體管的本體被浮置 且聚集在溝道區(qū)的電荷無(wú)法釋放至半導(dǎo)體基板。 以下參照
本發(fā)明的具體實(shí)施例。 圖1為說(shuō)明依照本發(fā)明一實(shí)施例的垂直晶體管的截面圖。 參考圖1,柱型有源圖案P形成于半導(dǎo)體基板100的表面上。源極區(qū)110 在有源圖案P的兩側(cè)形成于半導(dǎo)體基板100的表面上，且漏極區(qū)112形成于 有源圖案P的上表面上。源極區(qū)IIO與漏極區(qū)112是由N型離子注入層制成。 還可以設(shè)想，源極區(qū)IIO形成在有源圖案P的上表面上，且漏極區(qū)112在有 源圖案P的兩側(cè)形成于半導(dǎo)體基板100的表面上。
柵極G形成于包含漏極區(qū)112的有源圖案P的側(cè)壁上以接觸源極區(qū)110, 優(yōu)選地部分交疊源極區(qū)110。柵極G包括柵極絕緣層114與4冊(cè)極導(dǎo)電層116。 因此，依照本發(fā)明，形成了具有垂直延伸溝道區(qū)118的垂直晶體管，該溝道 區(qū)118形成于介于源極區(qū)IIO與漏才及區(qū)112之間的有源圖案P內(nèi)。由絕緣層優(yōu)選地由硅氧化物層制成的屏蔽層104形成于相應(yīng)的源極區(qū)
110的側(cè)壁上。屏蔽層104具有不大于有源圖案P的寬度的1/4的厚度，例 如，對(duì)應(yīng)于有源圖案P的寬度的1/6~ 1/4。據(jù)此，在其側(cè)壁上被屏蔽層104 覆蓋的源極區(qū)110可隔開(kāi)一間隔，該間隔不大于有源圖案P的寬度的1/3或 者例如對(duì)應(yīng)于有源圖案P的寬度的1/5 ~ 1/3。
在本發(fā)明中，由于屏蔽層104形成在相應(yīng)的源極區(qū)110的側(cè)壁上，因此 可以防止源極區(qū)110的雜質(zhì)擴(kuò)散穿過(guò)源極區(qū)110的側(cè)壁。結(jié)果，在本發(fā)明中， 可以防止由于源極區(qū)IIO的雜質(zhì)擴(kuò)散而引起介于相鄰源極區(qū)IIO之間的間隔 減少或消失。因此，也可以防止介于垂直晶體管的溝道區(qū)118與半導(dǎo)體基板 100之間的電學(xué)路徑被源極區(qū)110阻斷。
因此，在本發(fā)明中，路徑B由于屏蔽層104的存在而可得到保證，其中 聚集于垂直晶體管的溝道區(qū)118內(nèi)的電荷通過(guò)該路徑B可釋放至半導(dǎo)體基板 100。藉此，可以防止浮置本體效應(yīng)，且可以改善晶體管的特性。
圖2A至2H為說(shuō)明本發(fā)明另一實(shí)施例的垂直晶體管的新方法的工藝的
參照?qǐng)D2A，在形成硬掩模層102于半導(dǎo)體基板100上后，光致抗蝕劑 圖案(未示出)形成于硬掩模層102上。硬掩模層102例如是由氮化硅層制 成，且該光致抗蝕劑圖案形成為露出硬掩模層102的部分區(qū)域。利用公知的 光學(xué)工藝，通過(guò)各向異性蝕刻被該光致抗蝕劑圖案露出的硬掩模層102部分， 以及置于其下方的半導(dǎo)體基板100的預(yù)定厚度部分，由此定義凹槽H。隨后， 移除光致抗蝕劑圖案。
參照?qǐng)D2B,凹槽H的側(cè)壁被各向同性蝕刻，使得凹槽H的寬度增加。
參照?qǐng)D2C,硬掩模層102移除后，優(yōu)選為硅氧化物層的絕緣層沉積在 包含凹槽H的表面的半導(dǎo)體基板IOO上。然后，通過(guò)間隔物蝕刻該絕緣層而 使得該絕緣層僅殘留在凹槽H的側(cè)壁上，在凹槽H的側(cè)壁上形成屏蔽層104。 屏蔽層104形成為具有不大于隨后形成的有源圖案P的寬度的1/4或者優(yōu)選 地對(duì)應(yīng)于該寬度的1/6-1/4。
參照?qǐng)D2D,第一外延層106生長(zhǎng)在從凹槽H底面部分開(kāi)始的其上未形 成有屏蔽層104的半導(dǎo)體基板IOO上，至完全填充凹槽H的厚度。隨即，如 此生長(zhǎng)的第一外延層106的表面通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝或回蝕刻工 藝移除以露出半導(dǎo)體基板100。參照?qǐng)D2E，第二外延層108形成于第一外延層106、屏蔽層104與半導(dǎo) 體基板100上。第二外延層108形成為具有與垂直晶體管的結(jié)構(gòu)中所期望的 溝道長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的厚度。然后，第二外延層108的表面通過(guò)CMP工藝或回 蝕刻工藝被平整化。
參照?qǐng)D2F,通過(guò)蝕刻第二外延層108，在屏蔽層104上以及位于第一外 延層106的部分之間的半導(dǎo)體基板100的部分上形成柱型有源圖案P，以部 分交疊第一外延層106。此時(shí)，優(yōu)選地實(shí)施蝕刻而不引起第一外延層106的 蝕刻損失。
參照?qǐng)D2G,通過(guò)對(duì)形成有有源圖案P的得到的半導(dǎo)體基板100進(jìn)行N 型雜質(zhì)離子注入工藝，在填充于凹槽H中的第一外延層106內(nèi)形成源極區(qū) 110,并在有源圖案P的上表面上形成漏極區(qū)112。可以想到，源極區(qū)110 形成在有源圖案P的上表面上，且漏極區(qū)112形成于填充在凹槽H中的第一 外延層106內(nèi)。
源極區(qū)IIO形成在凹槽H中使得源極區(qū)110的側(cè)壁被屏蔽層104覆蓋。 因此，在本發(fā)明中，通過(guò)形成溝道屏蔽層104，可以防止離子注入到源極區(qū) 110的N型雜質(zhì)擴(kuò)散通過(guò)源極區(qū)110的側(cè)壁。藉此，可以防止相鄰源極區(qū)110 之間的間隔減小或消失。據(jù)此，源極區(qū)IIO可在半導(dǎo)體基板100的表面上被 隔開(kāi)一間隔，該間隔不大于有源圖案P的寬度的1/3或者優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于有源 圖案P的寬度的1/5-1/3。
參照?qǐng)D2H,在形成有源極區(qū)110與漏極區(qū)112的半導(dǎo)體基板100的表 面上形成柵極絕緣層114之后，在柵極絕緣層114上形成柵極導(dǎo)電層116。 接著，通過(guò)蝕刻?hào)艠O導(dǎo)電層116與柵極絕緣層114,在包含漏極區(qū)112的柵 極圖形P的側(cè)壁上形成4冊(cè)才及G以交疊源才及區(qū)110的至少一部分。
結(jié)果，形成了具有垂直延伸溝道區(qū)118的垂直晶體管，溝道區(qū)118形成 在介于源極區(qū)IIO與漏極區(qū)112之間的有源圖案P中。該垂直晶體管的溝道 區(qū)118可通過(guò)屏蔽層104之間的半導(dǎo)體基板部分B與半導(dǎo)體基板100電連接。 本體電壓可以通過(guò)半導(dǎo)體基板部分B施加到該垂直晶體管。
如上所述，本發(fā)明中，通過(guò)形成屏蔽層104,可以防止源極區(qū)110中的 雜質(zhì)擴(kuò)散通過(guò)源極區(qū)110的側(cè)壁。因此，可以防止相鄰源極區(qū)IIO之間的間 隔減小或消失。據(jù)此，也可以防止該垂直晶體管與半導(dǎo)體基板IOO之間的電 學(xué)^4圣被阻斷。因此，在本發(fā)明中，由于本體電壓可以通過(guò)屏蔽層104之間的半導(dǎo)體基
板部分B被穩(wěn)定地供應(yīng)至該垂直晶體管的溝道區(qū)118,可以防止由于垂直晶 體管本體的浮置所導(dǎo)致的浮置本體效應(yīng)，且藉此可以改善該垂直晶體管的特 性。
在本發(fā)明上述實(shí)施例中已描述了，在形成第一與第二外延層之后，N型 雜質(zhì)離子注入工藝被實(shí)施以同時(shí)形成源極區(qū)與漏才及區(qū)。然而，依照本發(fā)明又 一實(shí)施例，可以構(gòu)想，在生長(zhǎng)其中摻雜有N型雜質(zhì)的第一外延層并因此形成 源極區(qū)之后，后來(lái)形成漏極區(qū)使得包括該離子注入工藝的后續(xù)工藝可穩(wěn)定地 進(jìn)行。
圖3A至3G為說(shuō)明本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直晶體管的形成方法的工藝 的截面圖。
參照?qǐng)D3A,在半導(dǎo)體基板300上形成硬掩模層302之后，在硬掩模層 302上形成光致抗蝕劑圖案(未示出)。硬掩模層302例如是由氮化硅層制成， 且該掩模圖案形成為露出硬掩模層302的部分區(qū)域。利用公知的光學(xué)工藝， 通過(guò)各向異性蝕刻硬掩模層302的被該光致抗蝕劑露出的部分，以及位于其 下方的半導(dǎo)體基板300的預(yù)定厚度部分，由此定義凹槽H。在移除光致抗蝕 劑圖案之后，凹槽H側(cè)壁被各向同性蝕刻而增加凹槽H的寬度。
參照?qǐng)D3B,硬掩模層302移除后，優(yōu)選為硅氧化物層的絕緣層沉積在 包括凹槽H的表面的半導(dǎo)體基板300上。然后，通過(guò)間隔物蝕刻該絕緣層， 在凹槽H的側(cè)壁上形成屏蔽層304。屏蔽層304形成為具有不大于隨后形成 的有源圖案P的寬度的1/4或者優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于該寬度的1/6 ~ 1/4。
參照?qǐng)D3C，摻雜有N型雜質(zhì)的第一外延層生長(zhǎng)在從凹槽H底面部分開(kāi) 始的其上未形成有屏蔽層304的半導(dǎo)體基板300上，至完全填充凹槽H的厚 度。隨即，慘雜有N型雜質(zhì)的第一外延層的表面通過(guò)CMP工藝或回蝕刻工 藝移除以露出半導(dǎo)體基板300,且源極區(qū)306由此形成在相應(yīng)凹槽H中。源 極區(qū)306形成在凹槽H中，使得源極區(qū)306的側(cè)壁被屏蔽層304覆蓋。藉此， 源才及區(qū)306可在半導(dǎo)體基+反300的表面上被隔開(kāi)一間隔，該間隔不大于隨后 形成的有源圖案P的寬度的1/3或者優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于有源圖案P的寬度的1/5 ~ 1/3。
此處，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，由于第一外延層是在其摻雜有N型雜 質(zhì)的狀態(tài)下生長(zhǎng)，源極區(qū)306可在形成有源圖案P之前形成。藉此，用以形成漏極區(qū)的包括離子注入工藝的后續(xù)工藝可穩(wěn)定地實(shí)施。
參照?qǐng)D3D,第二外延層308形成在源極區(qū)306、屏蔽層304與半導(dǎo)體基 板300上。第二外延層308形成為具有與垂直晶體管的結(jié)構(gòu)中所期望的溝道 長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的厚度。然后，第二外延層308的表面通過(guò)CMP工藝或回蝕刻 工藝被平整化。
參照?qǐng)D3E,通過(guò)蝕刻第二外延層308,在屏蔽層304上以及位于源極區(qū) 306的部分之間的半導(dǎo)體基板300的部分上形成柱型有源圖案P，以部分交 疊源極區(qū)306。此時(shí)，優(yōu)選地實(shí)施蝕刻而不引起源極區(qū)306的蝕刻損失。
參照?qǐng)D3F，通過(guò)對(duì)形成有有源圖案P的得到的半導(dǎo)體基板300進(jìn)行N 型雜質(zhì)離子注入工藝，在有源圖案P的上表面上形成漏極區(qū)310。源極區(qū)306 與漏極區(qū)310的位置可以互換。
參照?qǐng)D3G,在形成有漏極區(qū)310的半導(dǎo)體基板300的表面上形成柵極 絕緣層312之后，在柵極絕緣層312上形成柵極導(dǎo)電層314。接著，通過(guò)蝕 刻?hào)艠O導(dǎo)電層314與柵極絕緣層312,在包括漏極區(qū)310的有源圖案P的側(cè) 壁上形成4冊(cè)纟及G以交疊源極區(qū)306的至少一部分。
結(jié)果，形成了具有垂直延伸溝道區(qū)316的垂直晶體管，溝道區(qū)316形成 在介于源極區(qū)306與漏極區(qū)310之間的有源圖案P中。該垂直晶體管的溝道 區(qū)316通過(guò)屏蔽層304之間的半導(dǎo)體基板部分B與半導(dǎo)體基板300電連接。 本體電壓可以通過(guò)半導(dǎo)體基板部分B施加到該垂直晶體管。
如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)形成屏蔽層304，可以防止介于 相鄰源極區(qū)306之間的間隔減小或消失。據(jù)此，由于本體電壓可被穩(wěn)定地供 應(yīng)至該垂直晶體管的溝道區(qū)316,可以防止引起浮置本體效應(yīng)。
盡管為了說(shuō)明的目的，描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)員 將會(huì)理解，在不背離在權(quán)利要求書(shū)中披露的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可 以進(jìn)4亍各種^奮正、添加和^奪換。
本申請(qǐng)主張于2007年11月05日提出的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2007-0112204 的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1. 一種垂直晶體管，包括半導(dǎo)體基板，在其表面上形成有柱型有源圖案；第一結(jié)區(qū)，形成于位于該有源圖案兩側(cè)上的該半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)；屏蔽層，形成于該第一結(jié)區(qū)的側(cè)壁上；第二結(jié)區(qū)，形成在該有源圖案的上表面上；以及柵極，形成在包括該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上以交疊該第一結(jié)區(qū)的至少一部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的垂直晶體管，其中該屏蔽層包括絕緣層。
3. 如權(quán)利要求2所述的垂直晶體管，其中絕緣層包括硅氧化物層。
4. 如權(quán)利要求1所述的垂直晶體管，其中包括該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)按 照與該有源圖案的寬度的1/5 ~ 1/3相對(duì)應(yīng)的間隔來(lái)布置。
5. 如權(quán)利要求1所述的垂直晶體管，其中該屏蔽層具有與該有源圖案的 寬度的1/6~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。
6. —種垂直晶體管的形成方法，包括步驟 蝕刻半導(dǎo)體基板并由此定義凹槽； 在該凹槽的側(cè)壁上形成屏蔽層；形成第 一外延層以填充該凹槽；在該屏蔽層上以及位于該第一外延層的部分之間的該半導(dǎo)體基板的部分上，形成由第二外延層制成的柱型有源圖案；分別在該第 一 外延層內(nèi)以及該有源圖案的上表面內(nèi)形成第 一 結(jié)區(qū)和第 二結(jié)區(qū)；以及在包括該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上形成柵極，以交疊該第 一結(jié)區(qū) 的至少一部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中定義凹槽的步驟包括步驟 各向異性蝕刻半導(dǎo)體基板；以及蝕刻部分的寬度。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成屏蔽層的步驟包括步驟 在包括該凹槽的表面的該半導(dǎo)體基板上形成絕緣層；以及間隔物蝕刻該絕緣層使得該絕緣層僅殘留在該凹槽的側(cè)壁上。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中該絕緣層包括硅氧化物層。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該屏蔽層形成為具有與該有源圖案的 寬度的1/6~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。
11. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成第一外延層的步驟包括步驟 在包含該屏蔽層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng)第一外延層至完全填充該凹槽的厚度；以及移除該第一外延層的表面以露出該半導(dǎo)體基板。
12. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中形成有源圖案的步驟包括步驟 在包含該第一外延層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng)第二外延層以覆蓋該屏蔽層；以及蝕刻該第二外延層，使得該第二外延層僅殘留在該屏蔽層上以及位于該 第一外延層的部分之間的該半導(dǎo)體基板的部分上。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中在生長(zhǎng)該第二外延層的步驟之后， 該方法還包括平整化該第二外延層的表面的步驟。
14. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中包括該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)形成為按 照與該有源圖案的寬度的1/5 ~ 1/3相對(duì)應(yīng)的間隔來(lái)布置。
15. —種垂直晶體管的形成方法，包括步驟 蝕刻半導(dǎo)體基板并由此定義凹槽； 在該凹槽的側(cè)壁上形成屏蔽層；在該凹槽中生長(zhǎng)摻雜有雜質(zhì)的第 一外延層并由此形成第 一結(jié)區(qū)； 在該屏蔽層上以及位于該第一結(jié)區(qū)之間的該半導(dǎo)體基板的部分上，形成 由第二外延層制成的柱型有源圖案，以部分交疊該第一結(jié)區(qū)；在該有源圖案的上表面中形成第二結(jié)區(qū)；以及在包含該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上形成柵極，以交疊該第 一 結(jié)區(qū) 的至少一部分。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中定義凹槽的步驟包括步驟 各向異性蝕刻半導(dǎo)體基板；以及各向同性蝕刻該半導(dǎo)體基板的被蝕刻部分以增大該半導(dǎo)體基板的該蝕 刻部分的寬度。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成屏蔽層的步驟包括步驟在包括該凹槽的表面的該半導(dǎo)體基板上形成絕緣層；以及間隔物蝕刻該絕緣層使得該絕緣層僅殘留于該凹槽的側(cè)壁上。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中該絕緣層包括硅氧化物層。
19. 如才又利要求15所述的方法，其中該屏蔽層形成為具有與該有源圖案 的寬度的1/6 ~ 1/4相對(duì)應(yīng)的厚度。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成第一結(jié)區(qū)的步驟包括步驟 在包括該屏蔽層的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng)N型第一外延層至完全填充該凹槽的厚度；以及移除所生長(zhǎng)的N型第一外延層的表面以露出該半導(dǎo)體基板。
21. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中包括該屏蔽層的該第一結(jié)區(qū)形成為 按照與該有源圖案的寬度的1/5 ~ 1/3相對(duì)應(yīng)的間隔來(lái)布置。
22. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成有源圖案的步驟包括步驟 在包含該第一結(jié)區(qū)的該半導(dǎo)體基板上生長(zhǎng)第二外延層以覆蓋該屏蔽層；以及蝕刻該第二外延層，使得該第二外延層僅殘留在該屏蔽層上以及位于該 第 一結(jié)區(qū)之間的該半導(dǎo)體基板的部分上。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中在生長(zhǎng)該第二外延層的步驟之后， 該方法還包括平整化該第二外延層的表面的步驟。
全文摘要
一種垂直晶體管及其形成方法。該垂直晶體管包含半導(dǎo)體基板，在其表面上形成有柱型有源圖案；第一結(jié)區(qū)，形成于位于該有源圖案兩側(cè)上的該半導(dǎo)體基板的表面內(nèi)；屏蔽層，形成于該第一結(jié)區(qū)的側(cè)壁上；第二結(jié)區(qū)，形成在該有源圖案的上表面上；以及柵極，形成在包括該第二結(jié)區(qū)的該有源圖案的側(cè)壁上以交疊該第一結(jié)區(qū)的至少一部分。
文檔編號(hào)H01L27/04GK101431100SQ20081000293
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者車宣龍 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司