TWI336931B - Method for forming a recess vertical transistor - Google Patents

Description

1336931 九、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明係有關於一種半導體元件之製程方法，且特別有關於半導 體電晶體之自行對準掺雜方法。 [先前技術] —直以來，半導體工業一方面為了提高積體電路裝置，如動態隨 機存取記憶體(DRAM)等，的工作速度，另一方面又為了符合消費者 對於小型化電子裝置的需求’已使得半導體裝置巾的電晶體之尺寸持 續縮小。也就是說，例如DRAM中電晶體的通道長度、接面深度以 及許多組成部份的尺寸都必須縮小。而當電晶體的通道長度越小，電 晶體的工作速度便越快。 以往的DRAM電晶體一般為平面式電晶體，其中電晶體通道介 於源極及錄間’麵道的長酬期減度_，當為滿足上述目 的而縮小元件尺寸時，通道長度的縮減將會導致電晶體臨界電壓變 小。為解決此問題，現今科技已發展出垂直式電晶體，其可用以克服 平面式電晶體的限制。但由於垂直式電晶體的源極與汲極區域是在相 同平面上且由於通道長度的變異，因此不易使用光罩來執行自行對準 離子佈植步驟，以將雜質摻入。 因此，需要有解決上述問題的方法，本發明即提供一選擇， 1336931 供進行自行對準摻雜。 [發明内容] 本發明之-目㈣在於提供-種形成溝槽式垂直電晶體之方 法’利用斜角離子佈植之自行對準摻雜(S批augned doping) 的手段，來形成電晶體之源極與汲極，進而製作溝槽式垂直電 晶體。

本發明之另一目的係在於提供—種形成溝槽式垂直電晶體之方 法，其可解決習知垂直電晶體中，由於問極通道長度的變異， 而使仔自讀準摻雜方法在執行上困難的問題。 本發明之又一目 閘極之溝槽長度增加，可改善因元件尺寸縮 通道效應，而增進臨界電壓值。

的似在於提供-雜以形成之辆式垂直電晶體，其 小時所導致的短 依本發明之-方面，一種溝槽式垂直電晶體之方法該方法包 含：提供—具溝槽之基底’以該溝槽的—中心軸為基準，以界定基底 之一第-側及-第二側；形成—第—罩幕層覆蓋於該基底及溝槽之表 面再來【成第一罩幕廣覆蓋第一罩幕層；接下來對第二罩幕層進 行斜角離子佈植，以形成— 佈植區域。接著去除該佈植區域後，去除 暴路之第I幕層’供暴露該基底及溝槽之__部份表面；對暴露之該 4伤表面進行摻雜’而於該部份表面之基底形成一摻麗域，·去除剩 6 1336931 餘的第一罩幕層及第二罩幕層’使該基底及溝槽之表面暴露；於暴露 的表面形成一介電層；於該溝槽之該介電層的表面形成一閘極結構； 於第一摻雜區域之介電層與該閘極結構的一部份表面上形成一圖案 化罩幕層；以及對該第二侧之基底表面進行摻雜，於第二側之基底形 成一另一摻雜區域。 依本發明之另一方面，一種自行對準摻雜之方法，包含：提供一 具溝槽之基底，以該溝槽的一中心軸為基準，界定基底之一第一側及 —第二側；形成一第一罩幕層覆蓋於該基底及溝槽之表面；形成一第 二罩幕層覆蓋第一罩幕層；以及對第二罩幕層進行斜角離子佈植，以 形成一佈植區域；去除該伟植區域；去除暴露之第一罩幕層，供暴露 该基底及溝槽之一部份表面；以及對暴露之該部份表面進行摻雜，而 於該部份表面之基底形成一摻雜區域。 [實施方式] 以下將參照所附圖式詳細說明本發明之實施例。 圖1A至圖1M顯示根據本發明之一實施例的形成動態隨機存取 記憶體(DRAM)之一溝槽式垂直電晶體之各方法步驟所對應的截面示 意圖。 首先於圖1A中，提供具有一溝槽200的基底1〇〇，例如為矽基 底，以溝槽200的一中心軸L為基準，界定基底1〇〇之一第一側S1 7 1336931 及—第二側S2 ’第一側S1可為左側或右側’第二側S2則為第一側 之另一側。例如使用化學氣相沉積技術(CVD)形成一罩幕層1〇1，覆 盍於該基底100及溝槽200之表面，如圖1B所示’罩幕層1〇1例如 由二氧化矽構成，然後，例如使用電漿輔助化學氣相沉積(Pecvd) 方式，例如形成由非晶矽(a-Si:H)所組成的罩幕層1〇2，覆蓋於罩幕層 1〇1上，如圖1C所示，以供進行後續斜角離子佈植步驟。 參照圖1D，接著，例如使用BF2離子來進行斜角離子佈植，該 斜角的角度必須使離子進入第一側S1之溝槽2〇〇中，如圖中箭頭所 表示，至少在溝槽200中的部分侧壁及底表面形成佈植區域1〇2八。 之後，如圖1E所示，可利用濕蝕刻方式，將佈植區域1〇2八去除， 留下纖的·?幕層II2，使得罩幕層1G1之部份表面暴露。接著，參 見圖1F’例如利用乾侧方式，去除暴露的罩幕層ι〇ι，留下剩餘的 罩幕層U1，因而暴露基底100及溝槽200之部分表面。 參照圖1G，其中對暴露的基底100及溝槽2〇〇之部份表面，進 订摻雜’例如以氣相播雜(gas phase 技術於基底⑽中形成 推雜區域⑻’其可供作驗極，並且摻雜區域103的深度能夠隨溝 槽200的深度而變化。接著，如圖m所示，可利用濕钱刻方式，去 除剩餘的罩幕層lu及112，使基底綱及溝槽之整體表面暴露。 接下來，參照圖11 ’其中於該暴露的基底1⑻及溝槽200表面上形成 8 1336931 -介電層ΚΗ ’其材料例如為氧化層，以熱氧化方式形成。 於圖u中，以習知方式在介電層1〇4表面上、於溝槽·中形成 -間極結構⑽，間極結構1〇5可依據不同的製程而有不同的變化， 例如除包含閘極外，亦可撰遅, 擇生軸蓋層(未®*)、職壁層(未圖 示）。接著，參照圖IK，在摻雜卩奸丨m 4 仕I雜&域】〇3之鄰近閘極結構1〇5的介電 層104與間極結構1〇5的部份* ; ρ 々

十表面上形成一圖案化光阻層，形成方式 可利用習知之微影技術。 之後於圖1L中，利用圖案化光阻層作為一圖案化罩幕層川6， 對第二側S2的基底表面’赠子佈植的方絲進行摻雜，而於 第側S2之基底100形成摻雜區域1〇7，其可供作為源極，之後， 例如是以濕姓刻方式來移除圖案化罩幕層1〇6。圖脱中則顯示一根 據上述方法步驟完_DRAM溝槽式垂«晶體之截面圖。

自月』述可知’本發明利用斜角離子佈植之自行對準換雜 、來开/成電晶體的源極與沒極，以進一步製作溝槽式垂 直電阳體。此可解決習知垂直電晶體中，由於閘極通道長度 的I-而使得自打對準摻雜方法在執行上困難的問題，並 且由於問極之溝槽長度增加，可改善因元件尺寸縮小時所導 致的短通道效應，而增進臨界電壓值。 雖然已就實施例作例示性說明本發明之原理以及功效， 9 1336931 然而上述實施例並非用於限制本發明。任何熟知此項技藝 者，在不悖離本發明之精神與範疇内，當可做變更與潤飾。 本發明之保護範圍係如所附之申請專利範圍所界定。 [圖式簡單說明] 本發明之内容可參照下列圖式配合說明，將可輕易的了 解上述内容及此項發明之諸多優點，其中： 圖1A至1L係為根據本發明之方法的各步驟所分別對應 之截面圖；以及 圖1M係為根據本發明之方法所完成該電晶體之截面圖。 [元件符號說明] 100 基底 101、111、102、112 罩幕層 102 A 佈植區域 103 摻雜區域 104 介電層 105 閘極結構 106 圖案化罩幕層 107 摻雜區域 1336931 200 溝槽 L 中心軸 SI 第一側 S2 第二側

Claims (1)

1336931 十、申請專利範圍： L —種形成一溝槽式垂直電晶體之方法，該方法包含： 提供具一溝槽之一基底，以該溝槽的一中心軸為基準，界定 該基底之一第一側及一第二側； 形成一第一罩幕層覆蓋於該基底及該溝槽之表面； 形成一第二罩幕層覆蓋該第一罩幕層；

對S亥第二罩幕層進行一斜角離子佈植，以形成一佈植區域； 去除該佈植區域； 去除暴露之該第—轉層，絲露絲纽賴槽之一部份 表面； 對暴路之5亥部份表面進行摻雜，而於該基底中形成一第一推 雜區域；

去除剩餘的該第-罩幕層及該第二罩幕層， 槽之表面暴露； 使該基底及該溝 該閘極結構的一部份表面上 於暴露的該基敍該簡之表_成—介電層 於該溝槽之該介電層的表面形成1極結構; 於該第-摻雜區域之該介電層與 形成一圖案化罩幕層；以及 ’於該第二側之該基底形 對該第二側之該基絲面進行摻雜 12 3369^1 . 成"弟一备雜區域。 . 2.如申請專利範圍第1項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法，其 中該斜角離子佈植係使用BF2離子，並且該斜角之角度需使離子 進入該基底之該第一側。 % 3. 如申請專利範圍第1項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法，其 中該第一摻雜區域為汲極。 籲 4. 如申請專利範圍第1項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法，其 中該第一摻雜區域係以氣相摻雜技術形成，該區域之深度隨該溝 槽深度而變化。 5. 如申請專利範圍第1項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法，其 中該第·一換雜區域為源極。 修 6.如申請專利範圍第丨項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法，其 中該第二摻雜區域係以離子佈植方式形成。 7.如申請專利範圍第丨項所述之形成溝槽式垂直電晶體之方法， . 中該圖案化罩幕層係一圖案化光阻層。 8· ~種自行對準摻雜之方法，包含： 提供一具溝槽之一基底，以該溝槽的一中心軸為基準，界〜 該基底之一第一側及一第二側； 13 1336931 形成一第—罩幕層覆蓋於該基底及該溝槽之表面； 形成一第二罩幕層覆蓋第一罩幕層； 對該第二罩幕層進行一斜角離子佈植，以形成一佈植區域； 去除該佈植區域； 去除暴露之該第一罩幕層，供暴露該基底及該溝槽之一部份 表面；以及 對暴露之該部份表面進行摻雜，而於該基底中形成一換雜區 域。 9·如U她_ 8項之自行對準摻雜方法其中該斜角離子佈 植係使用BF2離子，亚且該斜肖之角度需使離子進人該基底之第 一側。 1〇·如申請專利範圍第8項之自行對準摻雜方法，其中該摻雜區域係 以氣相摻雜技術形成，該摻雜區域之深度隨該溝槽深度而變化。 14