[发明专利]具有椭圆柱状鳍的凹入式晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种凹入式栅极晶体管，特别是涉及一种具有椭圆柱状鳍的凹入式晶体管。

背景技术

随着器件设计的尺寸不断缩小，晶体管栅极通道长度缩短所引发的短沟道效应已成为半导体器件进一步提升集成度的障碍。过去已有人提出方法，以避免发生短沟道效应，例如，减少栅极氧化层的厚度或是增加掺杂浓度等，然而，这些方法却可能同时造成器可靠度的下降或是数据传送速度变慢等问题，并不适合实际应用在工艺上。

为解决这些问题，目前所述领域现已发展出并逐渐采用一种所谓的凹入式栅极的晶体管器件设计，藉以提升如动态随机存取存储器等集成电路集成度的作法。

相较于传统水平式晶体管的源极、栅极与漏极，所谓的凹入式栅极晶体管将部分栅极设置在位在基底内的一沟槽中。然而，前述的凹入式栅极晶体管器件仍有诸多缺点，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，这些都是导致器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椭圆柱状鳍的凹入式晶体管，可以改善晶体管器件的操作效能，并解决习用技术的不足与缺点。

根据本发明的优选实施例，本发明提供一种具有椭圆柱状鳍的凹入式晶体管，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有源区域、一栅极结构设置在半导体基底中，其中栅极结构分为一上部分和一下部分，栅极结构的上部分设置在有源区域中，栅极结构的下部分包含一前方鳍、至少一中间鳍和一后方鳍，前方鳍设置在第一絶缘区，中间鳍设置在有源区域中，后方鳍设置在第二絶缘区，前方鳍和后方鳍都是椭圆柱形、一源极掺杂区设置在有源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有源区域中并且位在栅极结构的另一侧。

前述的前方鳍、中间鳍和后方鳍系设置在半导体基底中，前方鳍、中间鳍和后方鳍的底部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。

附图说明

图1为依据本发明优选实施例所绘示的凹入式栅极晶体管以及沟槽式电容动态随机存取存储器阵列的部分版图示意图。

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

图3至图7分别为以第1图中的I-I’横断面、II-II’横断面和III-III’横断面所绘示的具有椭圆柱状鳍的凹入式晶体管的制作方法。

其中，附图标记说明如下：

1     半导体基底      10    具有椭圆柱状鳍的凹

                            入式晶体管

12    有源区域        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            53    小沟槽

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  136   垂直侧壁

236   方形底部

具体实施方式

虽然本发明以实施例揭露如下，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以后附的权利要求所界定者为准，且为了不致使本发明的精神晦涩难懂，一些习知结构与工艺步骤的细节将不再于此揭露。