[发明专利]具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管

说明书

技术领域

本发明关于一种凹入式栅极晶体管，特别是关于一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管。

背景技术

在各种不同的记忆单元设计中，一种主要的设计是动态随机存取存储器(DRAM)，一个DRAM的单元由一个电容器以及一个晶体管所构成，其中所述电容器被用来暂时储存数据，近年来，业界持续不断的如何进一步增加晶圆每单位面积的储存容量，其中之一的方法是缩小DRAM单元的尺寸，小尺寸的DRAM可以容许每个晶圆能够产出较大数量的半导体内存芯片，以增进产量。

一些不同的技术已经被用来减小芯片尺寸。其中一种技术是使用凹入式栅极(recessed gate)来代替具有水平沟道区域的传统的平坦栅极，凹入式栅极凹陷在半导体基底中，在栅极周围有沿着栅极的弯曲表面的沟道区域。

然而，前述的凹入式栅极MOS晶体管组件仍有诸多缺点，例如，高栅极对漏极(或栅极对源极)电容与栅极引发漏极漏电流(gate induced drain leakage，简称为GIDL)、驱动电流(driving current)不足，以及较差的亚阈值摆幅(subthreshold swing或SS)特性，这些都是导致组件操作效能下降的原因，因此需要进一步改善及改进。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，其包含一凹凸状的栅极底部，可以改善晶体管组件的操作效能，并解决公知技艺的不足与缺点。

根据本发明的优选实施例，本发明提供一种具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管，包含：一半导体基底、一第一絶缘区和一第二絶缘区同时设置在半导体基底中，并在第一絶缘区和第二絶缘区之间定义出一主动区域、一栅极结构设置在半导体基底中，其中栅极结构具有一上部分和一下部分，栅极结构的上部分设置在主动区域中，栅极结构的下部分包含一前方鳍、至少一个中间鳍和一个后方鳍，前方鳍设置在第一絶缘区，中间鳍设置在主动区域中，后方鳍设置在第二絶缘区，前方鳍和后方鳍均为圆柱形、一源极掺杂区设置在主动区域中并且位在栅极结构的一侧以及一漏极掺杂区设置在主动区域中并且位在栅极结构的另一侧。

前述的圆柱状鳍可以使晶体管的沟道长度延长，并且圆柱状鳍会使栅极结构底部呈现凹凸状，进而增加沟道的数量，可以使得晶体管有更好的效能，另外，圆柱状鳍还可以避免漏电流产生，亦可以大幅降低栅极引发漏极漏电流发生的机率。

附图说明

本说明书含有附图并于文中构成了本说明书的一部分，俾使阅者对本发明实施例有进一步的了解。所述图示描绘了本发明一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。在所述图示中：

图1为依据本发明优选实施例所绘示的具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管以及沟槽式电容动态随机存取存储单元阵列的部分布局示意图。

图2分别显示图1中的I-I’剖面、II-II’剖面、III-III’剖面和IV-IV’剖面。

图3至图8其分别为以第1图中的I-I’剖面、II-II’剖面和III-III’剖面所绘示的具有圆柱状鳍的凹入式栅极晶体管的制作方法。

须注意本说明书中的所有图示均为图例性质。为了清楚与方便图标说明缘故，图标中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。图中相同的参考符号一般而言会用来标示修改后或不同实施例中对应或类似的特征。

其中，附图标记说明如下：

1半导体基底      10具有圆柱状鳍的凹入

                   式栅极晶体管

12主动区域       14第一浅沟绝缘结构

16深沟槽电容结构 18栅极结构

20源极掺杂区     22漏极掺杂区

24栅极氧化层     26栅极电极

28上部分         30下部分

32垂直侧壁       34前方鳍

36中间鳍         38后方鳍

40结合组件       42第一凹入区域

44第二凹入区域   46第一突出部

48第二突出部     50、54沟槽

51侧壁子         56掩膜层

58、59凹陷       60字符线

62絶缘层         114第二浅沟绝缘结构

具体实施方式