減少存儲節點和電晶體之間相互影響的存儲單元布局的製作方法
2023-09-20 16:35:00 2
專利名稱：減少存儲節點和電晶體之間相互影響的存儲單元布局的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體布局，特別涉及在半導體存儲單元中減少存儲節點和電晶體之間相互影響的布局。
如動態隨機存取存儲器(DRAM)等的半導體存儲器通常包括帶存儲節點的存儲單元。通常這些存儲節點形成在腐蝕到半導體存儲晶片的襯底內的深溝槽中。可以使用訪問電晶體訪問存儲節點，訪問電晶體可以根據需要的操作是讀還是寫功能使電荷存儲在存儲節點或從存儲節點中取回電荷。
在埋置條型溝槽電容器，向外擴散接近字線的摻雜劑會在訪問電晶體的溝道產生如短溝道效應等的問題。
參考
圖1，顯示的布局為常規的深溝槽電容器。深溝槽電容器10設置在通行(passing)字線12下面。訪問電晶體14通過可以是訪問電晶體14的源或漏的擴散區18電連接到溝槽電容器10的存儲節點16。也包括電連接到接觸22的擴散區域20。接觸22通過訪問電晶體14連接到位線(未示出)讀取和寫入到存儲節點16。訪問電晶體14通過字線12激活。當電壓施加到字線12時，字線12下面的溝道導通，使電流在擴散區域18和20之間流動，並流入或流出存儲節點16。
字線12優選以最小的可能距離d間隔開以節約布局面積。最小的可能距離通常為通過該技術可獲取的最小特徵尺寸F。
現在參考圖2，該圖示出了圖1布局的截面圖。圖2的元件與圖1中的標識相同。存儲節點16通過介質軸環26與摻雜的阱24隔離。淺溝槽隔離28提供在存儲節點16上，以與形成在存儲節點16上的通行字線12電隔離。訪問電晶體14的擴散區18通過到達埋置的條32的節點擴散區域30連接到存儲節點16。節點擴散區30和埋置條32通常通過向外擴散的摻雜劑連接，摻雜劑混合在兩者之間產生導電區域(節點區域30)。
在常規的布局中，字線12和埋置條32之間的距離通常為1F。但是，如果考慮重疊公差，由埋置條32向外擴散的摻雜劑會向外擴散遠到足以影響柵極36(字線12)下面的溝道34，在訪問電晶體14中產生短溝道效應。在典型的布局中，重疊公差為F/2，即，最差的情況中距離為F/2。溝道34的長度為擴散區域18和20以及向外擴散的埋置條32的函數。此外，它是字線12和深溝槽10之間重疊公差的函數。如果摻雜劑由埋置條32向外擴散的長度大於F/2，那麼溝道34的長度小於1F。然而，埋置條32的向外擴散通常必須足夠遠(約F/2)，以在擴散區18和埋置條32之間形成連接。
如圖2中的虛線所示，顯示了溝槽10』和字線12之間的未對準的最差情況。此外，由埋置條32』的向外擴散使溝道34的溝道長度減少，由此在訪問電晶體14中產生短溝道效應。
因此，需要一種能減少埋置條和訪問電晶體的溝道之間相互影響的半導體存儲器的布局。
根據本發明的存儲單元包括在襯底中形成的溝槽，以及在襯底中柵極下面形成並延伸到溝槽的有源區域。有源區域包括用於形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域，電晶體由柵極激活。柵極定義了第一軸，其中部分有源區域由那裡橫向延伸，該部分有源區域延伸到溝槽。溝槽具有最接近上述部分有源區域的側面，溝槽的上述側面相對於柵極有角度地設置，由此柵極和溝槽側面之間的距離大於最小特徵尺寸。
根據本發明的存儲晶片布局包括在襯底內形成的溝槽，以及在襯底內形成的有源區域。有源區域包括用於形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域。多個字線相互基本上平行地設置，字線具有一寬度，並以基本上相同的距離相互間隔開。每個電晶體包括由字線形成的柵極，字線定義了第一軸，其中每個有源區域的第一部分由字線下面橫向地延伸到相鄰字線下面設置的溝槽。溝槽具有最接近有源區域的第一部分的側面，溝槽的最接近側面相對於字線有角度地設置，由此字線和設置在相鄰字線下面溝槽的最接近第一部分的側面之間的距離大於字線之間基本上相等的距離。
另一存儲器晶片的布局包括溝槽和在襯底內形成的有源區域，有源區域包括形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域。多個字線相互基本上平行地設置，字線具有一寬度，並以基本上相同的距離相互間隔開。每個電晶體包括由字線形成的柵極，字線定義了第一軸，其中每個有源區域的第一部分由字線下面橫向地延伸到相鄰字線下面設置的溝槽。溝槽具有最接近有源區域的第一部分的側面，溝槽的最接近側面相對於字線有角度地設置，由此字線和設置在相鄰字線下面溝槽的最接近第一部分的側面之間的距離大於字線之間基本上相等的距離。有源區域定義了第二軸，第二軸與字線形成有一角度，並在兩個相鄰的字線下面延伸，在有源區域的端部連接到溝槽。設置在兩個相鄰字線下面的溝槽具有至少一個與基本上平行於第二軸的方向對準的側面。
在另一實施例中，有源區域與第一軸形成有一角度，由此設置在柵極下面的訪問電晶體的溝道長度大於柵極或字線的寬度。溝槽有包括矩形、梯形、平行四邊形和/或彎曲的矩形中的一種形狀。有源區域的一部分(或第一部分)包括一個彎曲以進一步延伸柵極和溝槽的側面之間的距離。柵極和/或字線可以包括大於最小特徵尺寸的寬度，以提供更長的溝道長度。柵極可以包括僅在訪問電晶體的溝道上面大於最小特徵尺寸的寬度。柵極可以包括最小特徵尺寸的寬度。相鄰字線下面的溝槽相隔至少一個最小特徵尺寸。在兩個字線的每個側面上相鄰的成對字線有形成的角度與兩個字線上的有源區域形成的角度旋轉相反的有源區域，相鄰對下面的溝槽的至少一個側面基本上平行於相鄰對字線的有源區，形成的角度與兩個字線上的有源區域形成的角度旋轉相反。
結合附圖閱讀以上示例性實施例的詳細說明，本發明的這些和其它目的、特性及優點將變得很顯然。
下面參考附圖詳細地介紹優選實施例，其中圖1為根據現有技術常規存儲器件的存儲單元布局的俯視圖；圖2為根據現有技術沿圖1存儲單元的剖面線A-A截取的剖面圖；圖3為根據本發明的存儲器件的存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的矩形溝槽和有源區域；圖4為根據本發明的存儲器件的另一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的平行四邊形溝槽和有源區域；圖5為圖4存儲器件的存儲單元的布局的俯視圖，示出了有角度的平行四邊形溝槽和有源區域，其中有源區域包括邊角；圖6根據本發明的存儲器件的又一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度彎曲的矩形溝槽和有角度的有源區域；圖7為圖6存儲器件的存儲單元的布局的俯視圖，示出了有角度彎曲的矩形溝槽和有角度的有源區域，其中有源區域包括邊角；圖8為根據本發明的存儲器件的又一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度彎曲的矩形溝槽和有角度的有源區域以及提供較大溝槽的較寬字線；圖9為根據本發明的存儲器件的另一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的平行四邊形溝槽和有角度的有源區域以及提供較大溝槽的較寬字線；圖10為根據本發明的存儲器件的又一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的矩形溝槽和有角度的有源區域以及僅位於電晶體溝道上以延伸溝道的較寬字線；圖11為根據本發明的存儲器件的再一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的平行四邊形溝槽和有角度的有源區域以及僅位於電晶體溝道上以延伸溝道的較寬字線；圖12為根據本發明的存儲器件的另一存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的梯形溝槽和有源區域；圖13為圖12存儲器件的存儲單元布局的俯視圖，示出了有角度的梯形溝槽和有源區域，其中有源區域包括邊角；圖14為根據本發明的存儲單元沿圖3的剖面線D-D截取的剖面圖。
本發明涉及半導體布局，特別涉及減少半導體存儲單元中存儲節點和電晶體之間相互影響的布局。本發明包括深溝槽電容器和有源區域的布局，由此可以實現存儲節點和下面存在電晶體溝道的字線之間較大的距離。通過提供埋置條和字線之間的附加距離，可以防止從埋置條到溝道內的向外擴散，並避免了短溝道效應。本發明還包括埋置條和字線之間距離增加的附加實施例。本發明適用於存儲單元，特別適合於動態隨機存取存儲器(DRAM)單元。本發明也適用於其它的存儲器件。
現在參考圖中的具體內容，其中在幾個圖中類似的參考數字標識類似或相同的元件，從圖3開始，顯示的布局為半導體存儲器100。存儲器100包括深溝槽102和字線(柵)104。字線104優選間隔距離d，例如最小的特徵尺寸F。此外，字線優選也具有約F的厚度。有源區域106包括每個字線104相對側上的源區和漏區。應該理解圖中包括重疊元件的布局的繪製。這些元件提供在多個不同級上。例如，溝槽形成在半導體襯底中，有源區域擴散到襯底內，接觸和柵/字線形成在襯底上。
根據本發明，設置溝槽102，在溝槽102和字線104之間形成有角度A。該角度取向提供了溝槽102和字線104之間的附加長度。圖3示出了表示字線104和溝槽電容器102最接近側面之間距離的尺寸d2。根據本發明，d2大於d。在優選實施例中，d2大於F。類似地與字線104成一定角度地設置有源區域106。在一個實施例中，有源區域106有角度部分108和基本上垂直於字線104的部分110。根據所述布局，溝槽102之間的最小距離和溝槽102的相同寬度顯示為d1，d1優選基本上等於F。
如圖3所示，通過在字線的給定對112上重複有源區域104的有角度部分108的有角度圖形，布局獲得了空間上的效率。相鄰對114提供了類似的圖形。然而，圖形在與字線對112上有源區域104的有角度部分108相反的方向中旋轉。與每個字線對(112和114)相關連的溝槽102沿相關字線對(112和114)的有角度部分108對準。在優選實施例中，溝槽102與字線104形成大於0度到約45度的角度A。有源區域106的有角度部分108形成人字形圖形，以有效地設置如溝槽102和接觸116等的部件。
有源區域106的部分110延伸到大於F的值。這樣通過溝槽102的埋置條(圖2的32)和字線104之間的平均距離較長，減少了兩者之間的摻雜劑的相互影響。有利的是，溝槽102和位線接觸116之間實現了較大的距離(大於F)。此外，即使在F/2的重疊裕度(公差)的最差情況中，本發明仍可以在溝槽102的埋置條(圖2的32)和字線104之間提供充裕的距離。字線104下面的溝槽區域107也由於有角度部分108增加，由此減少了訪問電晶體中的短溝道效應。
參考圖4，示出了根據本發明的另一布局。溝槽202的形狀為平行四邊形。這樣可保持溝槽202與有源區域206的有角度部分208基本上平行對準。字線204如前所述以基本上平行的方式定位。溝槽202的平行四邊形增加了存儲晶片200上的存儲單元的密度。在所述實施例中，有角度部分208在字線204之間形成角度B。角度B可以為大於0度到約60度。溝槽202形成的平行四邊形的角度可以相對於有源區域206的取向適當地偏移。有源區域206的有角度部分208連接到基本上垂直於字線204的部分210。部分210(通過埋置條)連接到溝槽202。根據本發明字線204和溝槽202之間的距離d3大於或等於最小特徵尺寸F。部分210上的平均距離大於F。如圖5所示，根據本發明，字線204和溝槽202之間的距離d4大於最小特徵尺寸F。部分210上的平均距離大於F，溝槽202和字線204的所有點之間的距離大於F。通過保持使有源區域206中的溝槽202和字線204之間所有點的距離大於F的有源區域206的邊角彎曲220獲得。在圖4和5中，在有源區域206相對側面上的溝槽202相距約F。位線接觸122顯示在圖4和5中。字線204下面的溝道區域207由於角度部分208也增加，由此減少了訪問電晶體中的短溝道效應。
參考圖6和7，本發明的另一實施例使用了具有彎曲或拱形邊301的溝槽302，以及基本上平行於有源區域306的角度部分308的直邊303。通過使用所述形狀的溝槽302，對於字線304和溝槽302之間的部分310的所有點，距離d5保持大於F。此外，通過使用具有圖6和7所示形狀的溝槽302，在字線304和溝槽302之間可以得到更大的距離，由此增加了重疊裕度(公差)。字線304下面的溝道區域307由於角度部分308也增加了，由此減少了訪問電晶體中的短溝道效應。在圖6和7中，在有源區域306相對側上的溝槽302相距約F。同樣顯示出位線接觸322。圖7包括有利的有源區域306的部分310的邊角320。
如圖8所示，溝槽402可以傾斜以優化或增加溝槽的面積，即提供更大的溝槽。如圖9所示，溝槽403傾斜以提供更有效和更大的布局面積。對於圖8和9，字線404可以更厚以增加溝槽的面積，並提供字線404下面電晶體溝道406更大的溝道長度。要進一步增加溝道406的溝道長度，字線407在適當的位置可以變寬，如圖10和11所示。字線407有波形或「鋸齒形」外形，以在溝道406上形成延伸部分409來增加溝道長度。
參考圖12和13，本發明也適用其它的溝道形狀。例如，溝槽502可以使用梯形及有源區域506的角度部分508。部分510包括如上所述的邊角512。字線標識為504。
現在參考圖14，示出了圖3布局的剖面圖。存儲節點516通過介質軸環526與摻雜阱524隔離。淺溝槽隔離528提供在存儲節點516上，電隔離在存儲節點516上形成的通行字線104。訪問電晶體514的擴散區域518(有源區域106的部分110)通過到達埋置條532的節點擴散區域530連接到存儲節點516。通過混合以產生導電區域(節點區域530)的向外擴散的摻雜劑連接節點擴散區530和埋置條532。
根據本發明的一個實施例，字線104和埋置條532之間的距離大於F。從埋置條532向外擴散的摻雜劑不會擴散得很遠，影響柵極536(字線104)下面的溝道534，由此防止了訪問電晶體514中的短溝道效應。對於dof＝F/2的最大的重疊公差和當dod＝F/2的向外擴散長度，本發明有利地在字線104和擴散區域518和520以及向外擴散的埋置條532之間留出裕度。d1保持在F。如果由埋置條532摻雜劑向外擴散的長度大於F/2，那麼由於根據本發明距離d2增加的事實，溝道534仍有裕度。根據各實施例及其組合中介紹的，d2可以更大。
現已介紹了減少存儲節點和電晶體之間相互影響的存儲單元布局(意在說明而不是限定)，應該注意，本領域的技術人員可以根據以上教導進行修改和變形。因此應該理解可以在本發明的特定實施例中進行修改而不脫離附帶的權利要求書界定的本發明的範圍和精神。現已根據專利法的要求具體和特定地介紹了本發明，由專利文字所要求保護的陳述在附帶的權利要求書中。
權利要求
1.一種存儲單元，包括在襯底中形成的溝槽；在襯底中柵極下面形成並延伸到溝槽的有源區域，有源區域包括用於形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域，電晶體由柵極激活；定義了第一軸的柵極，其中部分有源區域由那裡橫向延伸，所述部分有源區域延伸到溝槽；以及具有最接近所述部分有源區域的側面的溝槽，所述溝槽的側面相對於柵極有角度地設置，由此柵極和溝槽側面之間的距離大於最小特徵尺寸。
2.根據權利要求1的存儲單元，其中有源區域與第一軸形成有一角度，由此設置在柵極下面的訪問電晶體的溝道長度大於柵極的寬度。
3.根據權利要求1的存儲單元，其中溝道具有矩形、梯形、平行四邊形和彎曲的矩形中的一種形狀。
4.根據權利要求1的存儲單元，其中部分所述有源區域包括一個彎曲，以進一步延伸柵極和溝槽的側面之間的距離。
5.根據權利要求1的存儲單元，其中柵極包括大於最小特徵尺寸的寬度，以提供更長的溝道長度。
6.根據權利要求5的存儲單元，其中柵極僅在訪問電晶體的溝道上包括大於最小特徵尺寸的寬度。
7.根據權利要求1的存儲單元，其中柵極包括最小特徵尺寸的寬度。
8.一種存儲晶片布局，包括在襯底內形成的溝槽；在襯底內形成的有源區域，有源區域包括形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域；多個基本上相互平行地設置的字線，字線具有一寬度，並以基本上相同的距離相互間隔開，每個電晶體包括由字線形成的柵極，字線定義了第一軸，其中每個有源區域的第一部分從字線下面橫向地延伸到相鄰字線下面設置的溝槽；以及溝槽具有最接近有源區域的第一部分的側面，最接近溝槽的側面相對於字線有角度地設置，由此字線和設置在相鄰字線下面溝槽的最接近溝槽的側面之間的距離大於字線之間基本上相同的距離。
9.根據權利要求8的存儲單元布局，其中有源區域與第一軸形成有一角度，由此設置在字線下面的訪問電晶體的溝道長度大於字線的寬度。
10.根據權利要求8的存儲單元布局，其中溝道具有矩形、梯形、平行四邊形和彎曲的矩形中的一種形狀。
11.根據權利要求8的存儲單元布局，其中有源區域的第一部分包括一個彎曲，以進一步延伸柵極和最接近溝槽的側面之間的距離。
12.根據權利要求8的存儲單元布局，其中字線的寬度大於最小特徵尺寸，以提供更長的電晶體溝道長度。
13.根據權利要求12的存儲單元布局，其中所說寬度僅在訪問電晶體的溝道上大於最小特徵尺寸。
14.根據權利要求8的存儲單元布局，其中所說寬度和基本上相同的距離約為最小特徵尺寸。
15.一種存儲晶片布局，包括在襯底內形成的溝槽；在襯底內形成的有源區域，有源區域包括形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域；多個基本上相互平行地設置的字線，字線具有一寬度，並以基本上相同的距離相互間隔開，每個電晶體包括由字線形成的柵極，字線定義了第一軸，其中每個有源區域的第一部分從字線下面橫向地延伸到相鄰字線下面設置的溝槽；溝槽具有最接近有源區域的第一部分的側面，最接近第一部分的側面相對於字線有角度地設置，由此字線和設置在相鄰字線下面溝槽的最接近第一部分的側面之間的距離大於字線之間基本上相同的距離；有源區域定義了第二軸，第二軸與字線形成有一角度，並在兩個相鄰的字線下面延伸，在有源區域的端部連接到溝槽，設置在兩個相鄰字線下面的溝槽至少具有一個在相對於第二軸基本上平行的方向上對準的側面。
16.根據權利要求15的存儲晶片布局，其中有源區域與第一軸形成有一角度，由此設置在字線下面的訪問電晶體的溝道長度大於字線的寬度。
17.根據權利要求15的存儲晶片布局，其中溝道具有矩形、梯形、平行四邊形和彎曲的矩形中的一種形狀。
18.根據權利要求15的存儲晶片布局，其中有源區域的第一部分包括一個彎曲，以進一步延伸柵極和最接近溝槽的側面之間的距離。
19.根據權利要求15的存儲晶片布局，其中字線的寬度大於最小特徵尺寸，以提供更長的電晶體溝道長度。
20.根據權利要求19的存儲晶片布局，其中所述寬度僅在訪問電晶體的溝道上大於最小特徵尺寸。
21.根據權利要求15的存儲晶片布局，其中所述寬度和基本相同的距離約為最小特徵尺寸。
22.根據權利要求15的存儲器晶片布局，其中相鄰字線下面的溝槽相距至少一個最小特徵尺寸。
23.根據權利要求15的存儲器晶片布局，其中在兩個字線的每個側面上相鄰的成對字線有形成的角度與兩個字線上的有源區域形成的角度旋轉相反的有源區域，相鄰對下面的溝槽至少具有一個基本上平行於形成的角度與兩個字線上的有源區域形成的角度旋轉相反的有源區域的側面。
全文摘要
根據本發明的存儲器單元包括在襯底中形成的溝槽,以及在襯底中柵極下面形成並延伸到溝槽的有源區域。有源區域包括用於形成電晶體以訪問溝槽內存儲節點的擴散區域,電晶體由柵極激活。柵極定義了第一軸,其中部分有源區域由那裡橫向延伸,所述部分有源區域延伸到溝槽。溝槽具有最接近所述部分有源區域的側面,溝槽的側面相對於柵極有角度地設置,由此柵極和溝槽側面之間的距離大於最小特徵尺寸。
文檔編號H01L21/8242GK1267914SQ0010436
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月20日 優先權日1999年3月18日
發明者Y·－J·帕克, C·J·拉登斯, G·昆克爾 申請人:因芬尼昂技術北美公司, 國際商業機器公司