專利名稱：半導(dǎo)體存儲器器件和制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的構(gòu)思涉及半導(dǎo)體存儲器器件和制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法。更具體而言，本發(fā)明的構(gòu)思涉及包括垂直柱式(vertical pillar type)晶體管的半導(dǎo)體存儲器器件和制造具有垂直柱式晶體管的半導(dǎo)體存儲器器件的方法。
背景技術(shù)：
近來，通過在器件的單元區(qū)域中使用垂直柱式晶體管，提高了半導(dǎo)體存儲器器件的集成度。在此方面，垂直柱式晶體管包括垂直于襯底延伸的半導(dǎo)體柱。因為半導(dǎo)體存儲器器件的集成度已經(jīng)得到進(jìn)一步提高，所以半導(dǎo)體柱的寬度以及相鄰半導(dǎo)體柱之間的距離已經(jīng)變得更小。因此，在半導(dǎo)體存儲器器件中的布線變得更窄，并且被間隔得更密集。因此，布線的電阻變得更大，并且在相鄰布線之間的電短路將更加頻繁地出現(xiàn)。結(jié)果，包括垂直柱式晶體管的高集成度半導(dǎo)體存儲器件會呈現(xiàn)出差的響應(yīng)速度，并且通常會具有差的電學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個方面，提供一種包括從器件表面突出的有源柱結(jié)構(gòu)的行和列的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)行交替地設(shè)置在第一方向上，有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)列和偶數(shù)列交替地設(shè)置在第二方向上，有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)列中的每個由有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第一有源柱結(jié)構(gòu)組成，有源柱結(jié)構(gòu)的偶數(shù)行和奇數(shù)列中的每個由有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第二有源柱結(jié)構(gòu)組成，并且第二有源柱結(jié)構(gòu)的列在第二方向上與第一有源柱結(jié)構(gòu)的列發(fā)生偏移。 半導(dǎo)體存儲器器件還包括掩埋位線，每個掩埋位線在第一方向上縱向地延伸，并且被電連接到有源柱結(jié)構(gòu)的一個以上的相鄰列。即，每個掩埋位線與構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的偶數(shù)列之一的第一柱結(jié)構(gòu)電連接，并且與構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰奇數(shù)列之一的第二有源柱結(jié)構(gòu)電連接。掩埋位線在第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)的下部與所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)電連接。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供一種制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法，其包括形成有源柱結(jié)構(gòu)的陣列，其通過有源柱結(jié)構(gòu)的行和列來構(gòu)成；形成與有源柱結(jié)構(gòu)電連接的掩埋位線；以及形成第一柵極圖案和第二柵極圖案，其中，每個有源柱結(jié)構(gòu)從器件表面突出，有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)行交替地設(shè)置在第一方向上，并且有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)列和偶數(shù)列交替地設(shè)置在第二方向上，有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)列中的每個由有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第一有源柱結(jié)構(gòu)組成，有源柱結(jié)構(gòu)的偶數(shù)行和奇數(shù)列中的每個由有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第二有源柱結(jié)構(gòu)組成，并且第二有源柱結(jié)構(gòu)的列在第二方向上與第一有源柱結(jié)構(gòu)的列發(fā)生偏 移。 形成掩埋位線，使得掩埋位線中的每個在第一方向上縱向地延伸，并且掩埋位線 中的每個與構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的偶數(shù)列之一的第一柱結(jié)構(gòu)電連接，并且與構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的 相鄰的奇數(shù)列之一的第二有源柱結(jié)構(gòu)電連接。 形成第一柵極圖案，以便使每個第一柵極圖案在第二方向上縱向延伸，并且圍繞 構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的相應(yīng)奇數(shù)行之一的第一有源柱結(jié)構(gòu)的中心部。形成第二柵極圖案，以便 使每個第二柵極圖案在第二方向上縱向延伸，并且圍繞構(gòu)成有源柱結(jié)構(gòu)的相應(yīng)偶數(shù)行之一
的第二有源柱結(jié)構(gòu)的中心部。


參考附圖，從對以下實施例進(jìn)行的詳細(xì)描述中，可以更加清楚地理解本發(fā)明的構(gòu) 思。
圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體存儲器器件的實施例的俯視圖。
圖2是半導(dǎo)體存儲器器件的立體圖。 圖3是在圖1和圖2中示出的半導(dǎo)體存儲器器件的等效電路圖。 圖4至圖12均是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的襯底的立體圖，以及一起示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思
的制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法的實施例。 圖13是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法的、在圖5中所示的階段 期間使用的曝光掩模的俯視圖。 圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法的、在圖6中所示的階段 期間使用的曝光掩模的俯視圖。 圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法的、在圖8中所示的階段 中形成的第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)的布局視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考所附附圖對本發(fā)明構(gòu)思的實施例進(jìn)行更加全面的描述。在整個附圖 中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。此外，在附圖中，出于清楚的目的，可以將層的厚度和 區(qū)域進(jìn)行放大。具體地，存儲器器件的橫截面圖示和在其制造過程期間形成的中間結(jié)構(gòu)是 示意性的。因此，不應(yīng)通過在此示出的單元區(qū)域和元件的相對尺寸以及具體的形狀來限制 對存儲器器件的理解；相反，這樣的區(qū)域和元件的相對尺寸和具體形狀可以因為例如制造 技術(shù)和容限的原因而與所示的那些發(fā)生實際的偏差。 此外，諸如"上"和"下"的空間相關(guān)術(shù)語被用于描述如在圖中所示的元件和/或特 征與另一元件和/或特征的關(guān)系。因此，在使用中，空間相關(guān)術(shù)語可以被用于與在圖中描述 的取向不同的取向中。明顯的是，雖然所有的該種空間相關(guān)術(shù)語指的是為了方便描述而在 圖中所示出的取向，但是其不需要被限制為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例，并且當(dāng)在使用中時， 可以假設(shè)為與附圖中所示的取向不同的取向。 參考圖1和圖2，通過在襯底100中的隔離區(qū)126，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體存儲 器器件的襯底100具有相互分離的有源區(qū)。襯底100可以是半導(dǎo)體襯底或者是在其上具有半導(dǎo)體層的襯底。例如，襯底100可以是硅襯底、鍺襯底、硅-鍺襯底、絕緣體上硅(SOI)襯 底或絕緣體上鍺(GOI)襯底。有源區(qū)中的每個在第一方向上延伸。在該方面中，有源區(qū)可 以分別是襯底100的線性區(qū)。在該種情況下，隔離區(qū)126被插在相鄰的有源區(qū)之間，并且隔 離區(qū)126中的每個包括在第一方向上伸長的絕緣材料的線性段(segment)。在圖1和圖2 中所示的半導(dǎo)體存儲器器件的示例中，有源區(qū)基本上比隔離區(qū)126更寬。
此外，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a從襯底100的有源區(qū)中突出。在該方面中，第一有源 柱結(jié)構(gòu)120a可以分別由部分襯底IOO來構(gòu)成。即，襯底的一般平面底部和第一有源柱結(jié)構(gòu) 120a可以是一體的。第一有源柱結(jié)構(gòu)120a被設(shè)置為奇數(shù)行和偶數(shù)列的陣列，每個奇數(shù)列在 第一方向上延伸，以及每個偶數(shù)行在與第一方向垂直的第二方向上延伸。其每行的第一有 源柱結(jié)構(gòu)120a以第一節(jié)距(Pl) ( S卩，在第二方向上的間隔)而相互間隔。
第二有源柱結(jié)構(gòu)120b也從襯底的有源區(qū)中突出。與第一有源柱結(jié)構(gòu)120a—樣， 第二有源柱結(jié)構(gòu)120b可以分別通過部分襯底100來形成。同樣，第二有源柱結(jié)構(gòu)120b被 設(shè)置為偶數(shù)行和奇數(shù)列的陣列，每個奇數(shù)列在第一方向上延伸，以及每個偶數(shù)行在第二方 向上延伸。其每行的第二有源柱結(jié)構(gòu)120b同樣以第一節(jié)距(Pl)而相互間隔。
第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b可以具有大致相同或大致相似的形 狀。此外，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b可以具有基本相同或基本相似的 尺寸。例如，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b可以具有圓形的橫截面形狀，并 且第一柱結(jié)構(gòu)120a的上表面的直徑可以與第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上表面的直徑基本上相 同或基本上相似。此外，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b中的每個可以具有 下部和比其下部更窄的上部。即，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b中的每個 可以具有在其上部與下部之間的臺階。 在任何情況下，第二柱結(jié)構(gòu)120b的行與第一柱結(jié)構(gòu)120a的行被交替地設(shè)置在第 一方向上。(因此，分別指第一和第二柱結(jié)構(gòu)120a和120b的奇數(shù)行和偶數(shù)行)。同樣，第 二柱結(jié)構(gòu)120b的奇數(shù)列與第一柱結(jié)構(gòu)120a的奇數(shù)行被交替地設(shè)置在第二方向上。(因此， 分別指第一和第二柱結(jié)構(gòu)120a和120b的偶數(shù)列和奇數(shù)列)。此外，第二有源柱結(jié)構(gòu)120b 的列與第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的列間隔第二節(jié)距(P2) (g卩，在第二方向上的間隔)。S卩，第二 柱結(jié)構(gòu)120b的組在第二方向上與第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的組偏移等于第二節(jié)距(P2)的量。 因此，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b中相應(yīng)的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二 有源柱結(jié)構(gòu)120b沿著相對于第一方向和第二方向的對角延伸的一系列線中的每個線而交 替設(shè)置。 在該方面中，如圖1中最佳地示出的，沿著對角線之一將相互相鄰的一個第二有 源柱結(jié)構(gòu)120b和第一有源柱結(jié)構(gòu)120a相連接的第一線、與在一行中將相互相鄰的該相同 第二有源柱結(jié)構(gòu)120b和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b相連接的第二線對向形成在大約20度到大 約70度范圍內(nèi)的銳角(R)。 S卩，交替設(shè)置第一有源柱120a和第二有源柱120b所沿的對角 線與設(shè)置源柱120a(或120b)所沿的行以角度(R)相交。在一個示例實施例中，角度(R) 大約為45度，以提供有源柱結(jié)構(gòu)的最大密度，S卩，以最大化能夠集成器件的程度。
仍然參考圖1和圖2，在本實施例中，第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的一個相應(yīng)列和與其 相鄰的第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的一個列被設(shè)置在每個有源區(qū)處。其每列的第一有源柱結(jié)構(gòu) 120a相互間隔第三節(jié)距(P3)(S卩，在第一方向上的間隔)。同樣，其每列的第二有源柱結(jié)構(gòu)120b相互間隔第三節(jié)距(P3)。第三節(jié)距(P3)可以是以第三節(jié)距(P3)間隔開的有源柱結(jié) 構(gòu)的上直徑的大約3. 5到大約5倍。 掩埋位線122被設(shè)置在襯底100與第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b 之間。同樣，相鄰掩埋位線122在第二方向上通過相對窄的空隙而相互間隔。在本實施例 的示例中，掩埋位線122通過摻雜有雜質(zhì)的襯底100的上部來構(gòu)成。掩埋位線122中的每 個可以進(jìn)一步包括在襯底100上設(shè)置的金屬硅化物膜。 每個掩埋位線122可以連接到在偶數(shù)列中相應(yīng)偶數(shù)列的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的 下部，并且可以連接到與偶數(shù)列相鄰的奇數(shù)列之一中的第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的下部。因 此，每個掩埋位線122可以具有寬度(L)，所述寬度(L)基本上等于或大于一個第一有源柱 結(jié)構(gòu)120a的上直徑、一個第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上直徑和第一有源柱結(jié)構(gòu)120a與第二有 源柱結(jié)構(gòu)120b的相鄰列之間距離之和。此外，掩埋位線122的寬度(L)可以基本上小于一 個第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的上直徑、一個第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上直徑和第一有源柱結(jié)構(gòu) 120a與第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的相鄰列之間距離兩倍之和。 第一柵極圖案中的每個包圍被設(shè)置成行的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的中心部。因此， 第一柵極圖案中的每個在第二方向上伸長。第一柵極圖案中的每個包括第一柵極絕緣層 130以及第一柵極電極132a。第一柵極絕緣層130分別沿著第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的側(cè)面 而延伸。第一柵極電極132a被設(shè)置在第一柵極絕緣層130上。 同樣，第二柵極圖案中的每個包圍被設(shè)置成行的第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的中心部。 因此，第二柵極圖案也在第二方向上伸長，并且第一柵極圖案和第二柵極圖案在第一方向 上交替設(shè)置。第二柵極圖案中的每個包括第二柵極絕緣層(未示出)以及第二柵極電極 132a。第二柵極絕緣層分別沿著第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的側(cè)面而延伸。第二柵極電極132b 被設(shè)置在第二柵極絕緣層上。 此外，第一柵極電極132a和第二柵極電極132b中的相鄰第一柵極電極132a和第 二柵極電極132b之間的距離(d)可以基本上小于第一柵極電極132a和/或第二柵極電極 132b的寬度。例如，距離(d)處在第一柵極電極132a和/或第二柵極電極132b的寬度的 大約0. 4到大約0. 8倍的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的示例中，第一柵極電極132a和第二柵極電 極132b具有基本上相同或基本上相似的形狀和寬度，并且因此距離(d)處在第一柵極電極 132a和第二柵極電極132b中的每個的寬度的大約0. 4到大約0. 8倍的范圍內(nèi)。
絕緣層圖案128設(shè)置在襯底100與第一柵極電極132a和第二柵極電極132b之間， 使得第一柵極電極132a和第二柵極電極132b與襯底100通過絕緣層圖案128來電絕緣。 此外，第一柵極電極132a和第二柵極電極132b可以被直接設(shè)置到絕緣層圖案128上，以便 通過絕緣層圖案128來直接支撐。 用作源/漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)134被提供在分別與第一柵極電極132a和第二柵極電極 132b相鄰的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b中的部分。 最后，半導(dǎo)體存儲器器件還可以包括電容器138，所述電容器138電連接到第一有 源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b。在該種情況下，電容器138被分別連接到源/漏區(qū) 134。 圖3是以上參考圖1和圖2描述的并且在圖1和圖2中示出的半導(dǎo)體存儲器器件 的等效電路圖。通過在垂直柱式晶體管的溝道區(qū)中存儲諸如電子的電荷，可以將數(shù)據(jù)記錄
8在半導(dǎo)體存儲器器件中。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的本實施例的示例中，半導(dǎo)體存儲器器件是包 括存儲器單元陣列的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)器件，所述存儲器單元中的每個具有一 個晶體管和一個電容器。 參考圖3，半導(dǎo)體存儲器器件包括多個字線(W/L1、W/L2、W/L3和W/L4)。字線(W/ Ll、 W/L3和W/L4)分別連接第一單位單元和第二單位單元，第一單位單元被設(shè)置在若干奇 數(shù)行中的每個中，第二單位單元被設(shè)置在若干偶數(shù)行中的每個中。即，交替地設(shè)置第一單位 單元的行和第二單位單元的行(因此，指的是奇數(shù)行和偶數(shù)行)，并且每個字線W/L連接其 各自行的單位單元。半導(dǎo)體存儲器器件進(jìn)一步包括多個位線(B/L1和B/L2)。位線(B/Ll 和B/L2)中的每個被電連接到第一單位單元的列和第二單位單元的相鄰列(單位單元的奇 數(shù)列和偶數(shù)列)。因此，位線(B/L1和B/L2)中的每個是相對寬的，并且因此具有相應(yīng)的低 電阻。因此，半導(dǎo)體存儲器器件具有相對高的響應(yīng)速度。 現(xiàn)在將參考圖4至圖12來描述制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體存儲器器件的方法。
首先參考圖4，在襯底100上形成襯墊氧化物層(pad oxide layer) 102。襯底100 可以是單晶半導(dǎo)體材料的襯底。例如，襯底ioo可以是單晶硅襯底，或單晶鍺襯底。襯墊氧 化物層102可以包括由熱氧化處理或化學(xué)氣相沉積(CVD)處理形成的氧化硅。
硬掩模層104被形成在襯墊氧化物層102上。硬掩模層104由相對于襯墊氧化物 層102和襯底100具有蝕刻選擇性的材料來形成。例如，硬掩模層104可以是諸如氮化硅 的氮化物，或諸如氧氮化硅的氧氮化物。 光致抗蝕劑膜106被形成在硬掩模層104上。光致抗蝕劑膜106通過旋轉(zhuǎn)涂覆處 理來形成。 參考圖5，將第一曝光掩模108設(shè)置在光致抗蝕劑膜106上方。在本實施例的示例 中，第一曝光掩模108帶有對角延伸的光屏蔽線的圖案108a。光致抗蝕劑膜106通過第一 曝光掩模108來曝光，使得光致抗蝕劑的除了沿著相對于第一方向和第二方向傾斜的線而 延伸的區(qū)域之外的區(qū)域被曝光。 圖13是示出了包括在圖5中的第一曝光圖案108a的第一曝光掩模108的俯視 圖。在第一曝光處理期間，第一圖案108a的對角線(并且因此，是光致抗蝕劑的未曝光區(qū) 域)被取向為相對于預(yù)定方向(即，相對于平行于襯底平面延伸的基準(zhǔn)軸(在該種情況下， 為第二方向))大約20度到大約70度的角度向。在一個示例實施例中，第一圖案108a的 對角線相對于基準(zhǔn)軸對向形成大約45度的角度。 參考圖6，具有對角延伸的光屏蔽線的圖案110a的第二曝光掩模110被放置在光 致抗蝕劑膜106a上方，并且光致抗蝕劑膜106通過第二曝光掩模110來進(jìn)行曝光。第二圖 案110a的對角延伸的光屏蔽線被取向為以相對于基準(zhǔn)軸的一定角度來延伸，并且在該情 況下，是基本上垂直于在曝光處理期間第一圖案108a的對角延伸的光屏蔽線。圖14是具 有第二圖案110a的第二曝光掩模110的俯視圖。 當(dāng)在光致抗蝕劑膜106上執(zhí)行第一和第二曝光處理時，光致抗蝕劑膜106中的下 述部分不會被曝光，該部分與在第一和第二曝光處理期間同時都處于適當(dāng)位置的情況下第 一圖案108a和第二圖案110a會發(fā)生重疊的區(qū)域相對應(yīng)。另一方面，光致抗蝕劑膜106的 其他部分被曝光(通過圖5和圖6中的箭頭來表示)。 參考圖7，在第一和第二曝光處理中被曝光的光致抗蝕劑膜106被烘焙和顯影，以在硬掩模層106上形成光致抗蝕劑圖案106a。 S卩，光致抗蝕劑膜106的曝光部分通過顯影 處理而去除，并且得到的光致抗蝕劑圖案106a由下述位置處的光致抗蝕劑膜106的未曝 光部分來形成，在所述位置處在第一和第二曝光處理期間曝光掩模108和110的第一圖案 108a和第二圖案110a會重疊。因此，光致抗蝕劑圖案106a具有多個分立的柱的形式。
作為上述第一和第二分立曝光處理的替選形式，可以使用單個曝光處理來形成光 致抗蝕劑圖案。例如，能夠使用一個曝光掩模來對光致抗蝕劑膜106進(jìn)行曝光，其中，該曝 光掩模具有與第一圖案108a和第二圖案110a的兩組對角延伸的光屏蔽線相對應(yīng)的圖案。
在任何情況下，產(chǎn)生的效果是對光致抗蝕劑的除了沿第一線的區(qū)域(對應(yīng)于第 一圖案108a)和沿第二線的區(qū)域(對應(yīng)于第二圖案110a)以外的區(qū)域進(jìn)行曝光，該第一線 相對于第一方向和第二方向中的每個方向傾斜地延伸，該第二線相對于第一線以一定角度 延伸并且相對于第二方向傾斜地延伸。 在任何情況下，參考圖8，使用光致抗蝕劑圖案106a作為蝕刻掩模來對硬掩模層 104和襯墊氧化物層102進(jìn)行蝕刻，以在襯底100上形成硬掩模圖案104a和襯墊氧化物圖 案102a。襯墊氧化物圖案102a被插入到襯底100與硬掩模圖案104a之間。然后，光致抗 蝕劑106a被從硬掩模圖案104a去除?？梢酝ㄟ^灰化處理和/或剝離處理來去除光致抗蝕 劑圖案106a。 在到目前所描述的方法的實施例中，使用第一和第二曝光處理來形成光致抗蝕劑 圖案106a的柱，并且使用光致抗蝕劑圖案106a來形成硬掩模圖案104a，以便使其幾乎與光 致抗蝕劑圖案106a相同。因此，相互靠近地形成硬掩模圖案104a的相鄰特征，即，柱。
然后，使用各向異性蝕刻處理和硬掩模圖案104a作為蝕刻掩模來蝕刻襯底100， 以形成有源柱結(jié)構(gòu)120a和120b。因此，有源柱結(jié)構(gòu)120a和120b是襯底100的一部分。圖 15是在圖8中的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的俯視圖?？梢詤⒖紙D1來 描述圖15中所示的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的布局、尺寸和形狀等。
參考圖9，分別在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b上形成絕緣層(未 示出)。沿著第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b保形地形成絕緣層。雜質(zhì)被摻 雜到第一有源柱結(jié)構(gòu)120a與第二有源柱結(jié)構(gòu)120b之間暴露的襯底100中的部分中，以在 襯底100上形成初步掩埋位線(未示出)。此時，雜質(zhì)朝著第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有 源柱結(jié)構(gòu)120b的下部擴(kuò)散。 然后，在襯底100上形成用于形成有源區(qū)的掩模(未示出)。該掩模具有線圖案， 每個線覆蓋第一有源柱結(jié)構(gòu)120a的一個列和第二柱結(jié)構(gòu)120b的相鄰列。該掩?？梢杂傻?化物或氧氮化物來形成。 對在掩模的線之間暴露的襯底100中的部分進(jìn)行蝕刻，以在襯底100中形成溝槽 124。此時，部分的初步掩埋位線被去除，以形成在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu) 120b之下的掩埋位線122。掩埋位線122可以用作垂直柱式晶體管的源區(qū)或漏區(qū)。隨后， 從襯底100中去除掩模。在溝槽124之間的襯底100的未蝕刻部分用作半導(dǎo)體存儲器器件 的有源區(qū)。 根據(jù)上述方法，因為有源區(qū)被設(shè)計為相對的寬，所以可以容易地執(zhí)行用于形成溝 槽124的蝕刻處理。此外，掩埋位線122也被設(shè)計成相對較寬。因此，由于掩埋位線122的 相對低的電阻而導(dǎo)致半導(dǎo)體存儲器器件的電學(xué)特性得以提高。
參考圖IO，絕緣材料的隔離層圖案126被形成在溝槽124中。例如，隔離層圖案 126由氧化物形成，該氧化物諸如未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)、旋涂玻璃(S0G)、可流動氧化 物(FOX)、硼-磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG) 、 Tonen(東燃)硅氮烷(Tonen Silazane， T0SZ)、原硅酸四乙酯(TEOS)、等離子體增強(qiáng)的TEOS(PE-TE0S)或高密度等離子 體-化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)氧化物。此外，絕緣層128被形成在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a與 第二有源柱結(jié)構(gòu)120b之間的襯底100上。 在本實施例的示例中，通過利用絕緣材料來過度填充溝槽124并且然后去除所得 到的絕緣材料層的上部來一起形成隔離層圖案126和絕緣層128。例如，隔離層圖案126和 絕緣層圖案128可以通過回蝕刻處理來形成。在該種情況下，絕緣層128和隔離層圖案126 被一體地形成。因此，絕緣層圖案128還可以包括氧化物，例如，USG、 S0G、 F0X、 BPSG、 PSG、 T0SZ、 TE0S、 PE-TE0S或HDP-CVD氧化物。 此外，可以將絕緣材料層形成為覆蓋第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu) 120b的厚度。在該種情況下，回蝕刻處理將第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b 進(jìn)行曝光，同時形成隔離層圖案126和絕緣層128。 參考圖ll，在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b上形成柵極絕緣層 130。柵極絕緣層130可以通過熱氧化處理來形成。在該種情況下，柵極絕緣層130可以包 括氧化硅。 在柵極絕緣層130周圍的襯底100上形成傳導(dǎo)層(未示出)。傳導(dǎo)層可以包括多晶 硅、金屬和/或金屬化合物。例如，傳導(dǎo)層可以由摻雜有雜質(zhì)的多晶硅、鎢、鈦、鉭、鋁、氮化 鎢、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭及其組合來形成。傳導(dǎo)層可以形成為覆蓋第一有源柱結(jié)構(gòu)120a 和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的厚度。在該種情況下，通過回蝕刻處理來去除傳導(dǎo)層的上部，直 到第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上部被暴露。 然后，對傳導(dǎo)層進(jìn)行構(gòu)圖，以形成第一柵極電極132a和第二柵極電極132b，第一 柵極電極132a和第二柵極電極132b中的每個均沿著第二方向縱向地延伸，所述第二方向 基本上垂直于每個掩埋位線122縱向延伸的方向。可以再次參考圖l和圖2進(jìn)行描述，以 更加詳細(xì)地描述第一柵極電極132a和第二柵極電極132b。 然后，從第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b去除硬掩模圖案104a。將 雜質(zhì)摻雜到從第一柵極電極132a和第二柵極電極132b突出的第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第 二有源柱結(jié)構(gòu)120b中的部分中，使得在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上 部形成雜質(zhì)區(qū)134。雜質(zhì)區(qū)134可以用作垂直柱式晶體管的源區(qū)或漏區(qū)。
參考圖12，在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b上形成電容器138。電 容器138還被分別電連接到第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b。在本發(fā)明的所 示示例中，電容器138的下電極被直接連接到第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b 的上表面?？商孢x地，可以在第一有源柱結(jié)構(gòu)120a和第二有源柱結(jié)構(gòu)120b的上表面上形 成接觸插塞或襯墊(未示出)，并且然后在接觸插塞或襯墊上形成電容器138的下電極。
電容器138中的每個可以具有圓柱形下電極?？商孢x地，電容器138中的每個可 以具有堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括平坦的下電極以及在下電極上堆疊的電介質(zhì)層和上電 極。 根據(jù)上述的本發(fā)明的構(gòu)思，半導(dǎo)體存儲器器件包括密集布置的垂直柱式晶體管。因此，半導(dǎo)體器件可以具有高集成度。此外，半導(dǎo)體存儲器器件包括掩埋位線，每個掩埋位 線電連接到晶體管的有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰列。因此，掩埋位線可以相對較寬，并且具有相應(yīng)的 低電阻。因此，半導(dǎo)體存儲器器件可以具有高響應(yīng)速度。 最后，在此詳細(xì)描述了本發(fā)明構(gòu)思的實施例。然而，本發(fā)明的構(gòu)思可以以不同的形 式來實施，并且不應(yīng)將其理解為限制于上述的實施例。相反，對這些實施例進(jìn)行描述，使得 本公開是完全且充分的，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的構(gòu)思完全轉(zhuǎn)達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，本發(fā) 明的構(gòu)思的真正精神和范圍不受上述實施例限制，而是通過以下的權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體存儲器器件，包括包括半導(dǎo)體材料的有源柱結(jié)構(gòu)的行和列，所述有源柱結(jié)構(gòu)中的每個從所述器件的表面突出，其中，所述有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)行交替地設(shè)置在第一方向上，所述有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)列和偶數(shù)列交替地設(shè)置在第二方向上，所述有源柱結(jié)構(gòu)的所述奇數(shù)行和所述偶數(shù)列中的每個由所述有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第一有源柱結(jié)構(gòu)組成，所述有源柱結(jié)構(gòu)的所述偶數(shù)行和所述奇數(shù)列中的每個由所述有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第二有源柱結(jié)構(gòu)組成，以及所述第二有源柱結(jié)構(gòu)的列在所述第二方向上與所述第一有源柱結(jié)構(gòu)的列偏移；掩埋位線，所述掩埋位線中的每個在所述第一方向上縱向地延伸，并且所述掩埋位線中的每個被電連接到構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述偶數(shù)列之一的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)，并且被電連接到構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相鄰奇數(shù)列之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)，并且在所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)的下部處被電連接到所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)；第一柵極圖案，所述第一柵極圖案中的每個在所述第二方向上縱向地延伸，并且分別包圍構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述奇數(shù)行之一的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)的中心部；以及第二柵極圖案，所述第二柵極圖案中的每個在所述第二方向上縱向延伸，并且分別包圍構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述偶數(shù)行之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)的中心部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，進(jìn)一步包括襯底，所述襯底具有在所述第二方向上伸長的有源區(qū)，所述有源區(qū)中的每個支撐構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述偶數(shù)列之一的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)，以及支撐構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相鄰奇數(shù)列之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)；以及隔離區(qū)，所述隔離區(qū)在所述有源區(qū)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述掩埋位線分別是所述襯底所述有源區(qū)的摻雜的上部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，每個掩埋位線的寬度等于或大于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間的距離之和，以及其中，每個掩埋位線的所述寬度小于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間距離的兩倍之和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述第一有源柱結(jié)構(gòu)具有與所述第二有源柱結(jié)構(gòu)大致相同的尺寸和形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述第二有源柱的組分別沿著對角線來設(shè)置，并且所述對角線中的每個對角線與連接構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述奇數(shù)行之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)的線對向形成在大約20度到大約70度范圍內(nèi)的角度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述角度為大約45度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述第一柵極圖案和第二柵極圖案在第一方向上相互分離一定間隔，每個所述間隔小于所述第一柵極圖案的相應(yīng)寬度和小于所述第二柵極圖案的相應(yīng)寬度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，進(jìn)一步包括電容器，所述電容器被電連接到所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲器器件，其中，所述掩埋位線中每個掩埋位線的寬度基本上等于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間的距離之和。
11. 一種制造半導(dǎo)體存儲器器件的方法，包括形成由有源柱結(jié)構(gòu)的行和列構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的陣列，其中，所述有源柱結(jié)構(gòu)中的每個從所述器件的表面突出，所述有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)行交替地設(shè)置在第一方向上，所述有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)列和偶數(shù)列交替地設(shè)置在第二方向上，所述有源柱結(jié)構(gòu)的奇數(shù)行和偶數(shù)列中的每個由所述有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第一有源柱結(jié)構(gòu)組成，所述有源柱結(jié)構(gòu)的偶數(shù)行和奇數(shù)列中的每個由所述有源柱結(jié)構(gòu)中的多個第二有源柱結(jié)構(gòu)組成，并且所述第二有源柱結(jié)構(gòu)的列在所述第二方向上與所述第一有源柱結(jié)構(gòu)的列偏移，形成在所述有源柱結(jié)構(gòu)的下部處與所述有源柱結(jié)構(gòu)連接的掩埋位線，使得所述掩埋位線中的每個在所述第一方向上縱向地延伸，并且所述掩埋位線中的每個被電連接到構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)所述偶數(shù)列之一的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)，并且被電連接到構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相鄰奇數(shù)列之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)；形成第一柵極圖案，所述第一柵極圖案中的每個在所述第二方向上縱向地延伸，并且圍繞構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相應(yīng)奇數(shù)行之一 的所述第 一有源柱結(jié)構(gòu)的中心部。形成第二柵極圖案，所述第二柵極圖案中的每個在所述第二方向上縱向地延伸，并且圍繞構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相應(yīng)偶數(shù)行之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)的中心部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在襯底中形成在所述第二方向上伸長的有源區(qū)，以及在所述有源區(qū)之間形成隔離區(qū)，以及其中，形成所述有源柱結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述有源區(qū)中的每個有源區(qū)處，形成構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)相應(yīng)偶數(shù)列之一的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)，以及形成構(gòu)成所述有源柱結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的相鄰奇數(shù)列之一的所述第二有源柱結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述掩埋位線通過將雜質(zhì)摻雜到所述有源區(qū)中來形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，形成所述掩埋位線的步驟包括形成每個掩埋位線，使得每個掩埋位線具有的寬度等于或大于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間的距離之和，但是每個掩埋位線具有的寬度小于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間距離的兩倍之和。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述有源柱結(jié)構(gòu)的步驟包括在襯底上形成光致抗蝕劑層；對所述光致抗蝕劑的除了沿著第一線的區(qū)域和沿著第二線的區(qū)域以外的區(qū)域進(jìn)行曝光，所述第一線相對于所述第一方向和第二方向中的每個傾斜地延伸，所述第二線相對于所述第一線成一定角度延伸并且相對于所述第二方向傾斜地延伸；對曝光的光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影，以形成光致抗蝕劑層圖案；以及，使用光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模來蝕刻所述襯底。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一線相對于所述第二方向以大約20度到大約70度的角度延伸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一線相對于所述第二方向以大約45度的角度延伸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述第一柵極圖案和第二柵極圖案的步驟包括在所述第一方向上，以一定間隔形成相互分離的所述第一柵極圖案和第二柵極圖案，每個所述間隔小于所述第一柵極圖案的相應(yīng)寬度和所述第二柵極圖案的相應(yīng)寬度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括形成分別被電連接到所述有源柱結(jié)構(gòu)的電容器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，形成所述掩埋位線的步驟包括形成每個掩埋位線，每個掩埋位線具有的寬度基本上等于所述第一有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑、所述第二有源柱結(jié)構(gòu)之一的上部的直徑與由所述掩埋位線被電連接到的所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的所述有源柱結(jié)構(gòu)的相鄰偶數(shù)列和奇數(shù)列之間的距離之和。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體存儲器器件和制造半導(dǎo)體器件的方法。該半導(dǎo)體存儲器器件，包括第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)，所述第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)在襯底的上部處突出；掩埋位線，所述掩埋位線中的每個在第一方向上延伸；以及第一柵極圖案和第二柵極圖案，所述第一柵極圖案和第二柵極圖案中的每個在第二方向上延伸。第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)分別占據(jù)奇數(shù)行和偶數(shù)列行。第一有源柱結(jié)構(gòu)和第二有源柱結(jié)構(gòu)還分別占據(jù)偶數(shù)列和奇數(shù)列。第二有源柱結(jié)構(gòu)的列在第二方向上與第一有源柱結(jié)構(gòu)的列偏移。每個掩埋位線被連接到占據(jù)偶數(shù)列之一的第一有源柱結(jié)構(gòu)的下部，并且連接到占據(jù)相鄰奇數(shù)列之一的第二有源柱結(jié)構(gòu)的下部。
文檔編號H01L21/8242GK101783348SQ20101000459
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者吳容哲, 鄭鉉雨, 金岡昱, 金熙中, 金鉉琦 申請人:三星電子株式會社