[发明专利]半导体装置、其制造方法和可变电阻存储器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月9日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2014-0055709的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明构思的各种实施例涉及具有垂直沟道的半导体装置、其制造方法、以及可变电阻存储器件。

背景技术

晶体管，作为半导体器件中的典型元件，包括栅极、源极和漏极。具有二维(2D)结构的晶体管可以包括：栅极，形成在半导体衬底上；以及源极和漏极，通过使得半导体衬底在栅极的两侧掺入杂质而形成。源极和漏极之间的区域变成晶体管的沟道区域。由于晶体管具有通过栅极的线宽限定的水平沟道区，将沟道长度减小至某个线宽以下的能力受限。即使能够将沟道长度减小，也会出现晶体管正常工作的能力受限的现象。

为了克服这些限制，已经使用了垂直沟道半导体器件。垂直沟道半导体器件具有柱状的有源区，以及位于柱体的下部和上部中的源极和漏极以形成垂直沟道区。

在垂直沟道半导体器件中，栅极以包围柱体的线来延伸，或接触柱体的任何一侧。

然而，随着上述垂直沟道半导体器件比例缩小，沟道区的线宽减小，ON(导通)电流减小。因此，需要能够在这些半导体器件中增加ON电流的新结构。

发明内容

本发明的一个实施例是一种半导体装置。所述半导体装置可以包括：半导体衬底；以及多个柱体，形成在所述半导体衬底中。所述多个柱体中的每个包括：第一柱体；以及第二柱体，形成在所述第一柱体上，且具有小于所述第一柱体的线宽。

本发明的第二实施例是一种制造半导体装置的方法。所述方法可以包括：通过第一次刻蚀半导体衬底来形成上柱体；在所述上柱体的外壁上形成间隔件；以及通过利用所述上柱体和所述间隔件来第二次刻蚀所述半导体衬底而形成下柱体。

本发明的第三实施例是一种可变电阻存储器件。所述可变电阻存储器件可以包括：半导体衬底；柱体，形成在所述半导体衬底中，所述柱体中的每个具有两个或更多个层，其中，在所述两个或更多个层中，第一层具有比形成在所述第一层上的第二层更大的线宽；栅电极，形成为包围所述柱体中的每个的下部区域；源极，形成在所述柱体中的每个之下的半导体衬底中；以及漏极，形成在所述柱体中的每个的上部区域中；以及可变电阻层，与所述漏极电耦接。

在以下标题为“具体实施方式”的部分中描述这些和其他特征、方面和实施例。

附图说明

结合附图从以下详细描述将更清楚地理解本公开主题的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：

图1是说明根据本发明构思的一个实施例的半导体装置的截面图；

图2至图16是说明根据本发明构思的一个实施例的制造半导体装置的方法的截面图；

图17是示意性地说明根据本发明构思的一个实施例的可变电阻存储器件的立体图；以及

图18是示意性地说明根据本发明构思的另一个实施例的可变电阻存储器件的立体图。

具体实施方式

将参照附图更详细地描述示例性实施例。本文参照作为示例性实施例(以及中间结构)的示意图示的截面图示来描述示例性实施例。照此，可预期到由于例如制造技术和/或公差而导致的图示的形状变化。因而，实施例不应该被解释为局限于本文中说明的区域的特定形状，而是可以包括由于例如制造而导致的形状的变化。在附图中，为了清楚，层和区域的长度和尺寸可以被夸大。在附图中相同的附图标记表示相同的元件。还理解的是，当层被称作为在另一个层或衬底“上”时，其可以是直接在其他层或衬底上，或还可以存在中间层。在本说明书中还应注意的是，“连接/耦接”不仅表示一个部件与另一个部件直接耦接，还表示经由中间部件与另一个部件间接耦接。另外，只要未特意提及，单数形式可以包括复数形式，且反之亦然。

本发明构思参照作为本发明构思的理想实施例的示意性图示的截面和/或平面图示来描述。然而，本发明构思的实施例不应该被解释为局限于本发明构思。尽管将示出且描述本发明构思的一些实施例，但本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明构思的原理和精神的情况下，可以在这些示例性实施例中作出变化。

图1是说明根据本发明构思的一个实施例的半导体装置的截面图。参见图1，半导体装置可以包括：半导体衬底10，具有多个柱体15；栅电极80a，包围每个柱体15的下部；以及欧姆接触层130，包围柱体15的上部。

柱体15可以包括第一柱体15b以及第二柱体15a，第二柱体15a与第一柱体15b结合在一起。