[发明专利]晶体管和存储单元阵列及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体管和一种存储单元阵列，以及形成晶体管的方法，该晶体管可例如用于存储单元阵列的动态随机存取存储单元中。

背景技术

动态随机存取存储器(DRAM)的存储单元通常包括用于存储代表待存储信息的电荷的储存电容器，以及与储存电容器相连接的存取晶体管。存取晶体管包括第一和第二源/漏极区、连接第一和第二源/漏极区的沟道、以及控制在第一和第二源/漏极区之间流动的电流的栅电极。晶体管通常至少部分地形成于半导体基片中。栅电极形成字线的一部分并通过栅极介电质与沟道电绝缘。通过经由相应的字线对存取晶体管寻址，存储于储存电容器中的信息被读出。

作为实例，储存电容器可以沟槽电容器实施，其中两个电容器电极设置在沿垂直于基片表面的方向在基片中延伸的沟道中。根据DRAM存储单元的另一实施，电荷存储在叠片电容器中，该叠片电容器形成在基片的表面上方。

存储器件进一步包括外围部分。通常，存储器件的外围部分包括用于对存储单元寻址以及用于检测和处理从各存储单元接收到的信号的电路。通常，外围部分形成在与各存储单元相同的半导体基片中。

在存储单元的晶体管中，存在晶体管的沟道长度的下限，低于该下限时，处于非寻址状态的存取晶体管的绝缘性能不足。有效沟道长度L_EFF的下限限制平面晶体管单元的可扩展性，该平面晶体管单元具有相对于半导体基片的基片表面水平形成的存取晶体管。

凹陷沟道晶体管采用这样的布局，其中有效沟道长度L_EFF被提高。在这种晶体管中，栅电极设置在形成于半导体基片中的凹槽内。另一公知的晶体管概念用于FinFET(翅片场效应晶体管)中。FinFET的主动区通常具有翅形或脊形，形成于两个源/漏极区之间的半导体基片中。

发明内容

在本发明的一个实施例中，制造晶体管的方法包括：限定存储单元阵列为包括多个存储单元，每个存储单元包括储存电容器和晶体管；限定邻近主动区的绝缘沟槽；以及在限定绝缘沟槽之后的晶体管的形成期间形成栅电极，包括：相对于填充有绝缘材料的绝缘沟槽在主动区中选择性蚀刻栅槽，该栅槽具有上侧壁部分、下侧壁部分和底部，下侧壁部分接近底部，上侧壁部分设置在下侧壁部分上方；在邻近沟道的部分处蚀刻填充绝缘沟槽的绝缘材料，从而使沟道的一部分未被覆盖，该未被覆盖的部分具有包括顶侧和两横侧的脊形；在该顶侧和横侧上设置栅极绝缘材料；在所构成的栅极绝缘层上设置导电材料，从而使栅电极沿沟道的顶侧和两横侧设置，其中蚀刻绝缘沟槽中的绝缘材料的步骤包括用覆盖层覆盖栅槽的上侧壁部分，从而使邻近绝缘沟槽的下侧壁部分未被覆盖；以及相对于覆盖层的材料选择性地蚀刻绝缘材料。

此外，形成存储单元阵列的方法包括：设置具有表面的半导体基片；在半导体基片中设置多个绝缘沟槽，该绝缘沟槽沿第一方向延伸，从而限定多个主动区，每个主动区由两个绝缘沟槽沿垂直于第一方向的第二方向限定；在每个绝缘沟槽中设置绝缘材料；通过设置第一和第二源/漏极区、形成设置在第一和第二源/漏极区之间的沟道、以及设置用于控制第一和第二源/漏极区之间的电流的栅电极而在主动区中设置晶体管；设置多个储存电容器；其中设置栅电极的步骤包括：相对于填充绝缘沟槽的绝缘材料而在主动区中选择性地蚀刻栅槽，该栅槽具有侧壁和底部；在邻近沟道的部分处蚀刻填充绝缘沟槽的绝缘材料，从而使沟道的一部分未被覆盖，该部分具有包括顶侧和两横侧的脊形；在该顶侧和横侧上设置栅极绝缘层；以及在所述栅极绝缘层上设置导电材料，从而使栅电极沿沟道的顶侧和两横侧设置，其中蚀刻绝缘沟槽中的绝缘材料的步骤包括：用覆盖层覆盖栅槽的上侧壁部分，从而使邻近绝缘沟槽的下侧壁部分未被覆盖；以及相对于覆盖层的材料选择性地蚀刻绝缘材料。

另外，形成晶体管的方法包括：通过限定绝缘沟槽而限定主动区，该绝缘沟槽邻近该主动区；以及在限定绝缘沟槽之后通过以下步骤形成栅电极，包括：相对于填充绝缘沟槽的绝缘材料在主动区中选择性地蚀刻栅槽，该栅槽具有上侧壁部分、下侧壁部分和底部，栅槽的下侧壁部分接近底部，上侧壁部分设置在下侧壁部分上方；在邻近沟道的部分处蚀刻填充绝缘沟槽的绝缘材料，从而使沟道的一部分未被覆盖，该未被覆盖的部分具有包括顶侧和两横侧的脊形；在该顶侧和横侧上设置栅极绝缘材料；在所构成的栅极绝缘层上设置导电材料，从而使栅电极沿沟道的顶侧和两横侧设置，其中蚀刻绝缘沟槽中的绝缘材料的步骤包括：用覆盖层覆盖栅槽的上侧壁部分，从而使邻近绝缘沟槽的下侧壁部分未被覆盖；以及相对于覆盖层的材料选择性地蚀刻绝缘材料。