專利名稱：靜態(tài)隨機存儲器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜態(tài)隨機存儲器(Random Access Memory簡稱SRAM)以及制造該存儲器的方法。
背景技術(shù)：
SRAM器件是一種能使用鎖存的方式(latch manner)在電路中存儲數(shù)據(jù)的存儲器件。該SRAM器件運行速度高且耗電小，并且與動態(tài)隨機存儲(dynamic random access memory，簡稱DRAM)器不同，它不需更新所存儲的信息。
通常，SRAM器件包括兩個下拉(pull-down)器件、兩個存取器件，以及兩個上拉(pull-up)器件。該SRAM器件分為完全互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱CMOS)型、高負載電阻(high load resistor簡稱HLR)型、以及薄膜晶體管(thin film transistor，簡稱TFT)型。在完全CMOS型SRAM器件中，p溝道體金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)起上拉器件的作用。在HLR型SRAM器件中，具有較高電阻值的多晶硅層起上拉器件的作用。在TFT型SRAM器件中，p溝道多晶硅薄膜晶體管起上拉器件的作用。在此，由于TFT型的SRAM器件可以顯著地減小單元體積，因此方便其用于作為個人存儲器件使用的半導(dǎo)體存儲器件。
圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的SRAM的電路圖。在圖1中，p型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)薄膜晶體管作為電阻器件使用。
請參閱圖1，圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的SRAM單元，該單元包括N溝道存取MOS晶體管Ta1和Ta2，P溝道薄膜晶體管Tf1和Tf2，以及N溝道驅(qū)動MOS晶體管Td1和Td2。當字線WL被激活時，N溝道存取MOS晶體管Ta1和Ta2將位線BL和位線條1BL連接至存儲器單元的第一節(jié)點N1和第二節(jié)點N2。P溝道薄膜晶體管Tf1和Tf2連接在電源Vcc以及第一節(jié)點N1和第二節(jié)點N2之間。N溝道驅(qū)動MOS晶體管Td1和Td2連接在第一節(jié)點N1和第二節(jié)點N2以及接地源Vss之間。在此，P溝道薄膜晶體管Tf1和驅(qū)動晶體管Td1由第二節(jié)點N2的信號控制，并且向第一節(jié)點N1提供電源Vcc的電壓和接地源Vss的電壓。以同樣的方式，P溝道薄膜晶體管Tf2和驅(qū)動晶體管Td2由第一節(jié)點N1的信號控制，并且向第二節(jié)點N2提供電源Vcc的電壓和接地源Vss的電壓。
第一節(jié)點N1是作為存取器件的N溝道存取MOS晶體管Ta1、作為下拉器件的N溝道驅(qū)動MOS晶體管Td1以及作為上拉器件的P溝道薄膜晶體管Tf1的連接點以存儲數(shù)據(jù)。而且，第二節(jié)點N2是N溝道存取MOS晶體管Ta2、N溝道驅(qū)動MOS晶體管Td2以及P溝道薄膜晶體管Tf2的連接點以存儲數(shù)據(jù)。
SRAM有多種結(jié)構(gòu)。包括6個晶體管的完全CMOS型SRAM被廣泛使用。由于完全CMOS型SRAM具有較大的面積，所以，其需要TFT以提高存儲器單元的集成度。傳統(tǒng)的提高存儲器單元集成度的SRAM結(jié)構(gòu)是非對稱的，其能夠損壞存儲器單元的穩(wěn)定性并且降低存儲器件的產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種SRAM器件以及制造該器件的方法，其能基本上克服現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種SRAM器件以及制造該器件的方法，其可以通過確保其對稱性同時提高集成度而提高器件的產(chǎn)量。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特性將在后續(xù)的說明書部分詳細闡述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在對以下進行分析或從本發(fā)明的實踐學習而清楚。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可以通過書面說明和權(quán)利要求書以及附圖特別指出的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并獲得。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目標，如在此具體實施并寬泛描述，本發(fā)明提供一種SRAM器件，其包括由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一存取晶體管和第二存取晶體管；由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一驅(qū)動晶體管和第二驅(qū)動晶體管；以及起上拉器件作用的第一P溝道薄膜晶體管和第二P溝道薄膜晶體管，還包括阱，其通過注入與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑形成在該半導(dǎo)體襯底中；第一有源區(qū)，該第一存取晶體管的漏極和第一驅(qū)動晶體管的漏極形成于該第一有源區(qū)中；第二有源區(qū)，該第二存取晶體管的漏極和第二驅(qū)動晶體管的漏極形成于該第二有源區(qū)中；以及凹槽線，其用于使該第一有源區(qū)和該第二有源區(qū)彼此隔離，其中該第一存取晶體管、該第一驅(qū)動晶體管、該第一P溝道薄膜晶體管基于該凹槽線的中點相對于該第二存取晶體管、該第二驅(qū)動晶體管、以及該第二P溝道薄膜晶體管點對稱地形成。
本發(fā)明的另一方案中，本發(fā)明提供一種制造SRAM器件的方法，其中該SRAM器件包括由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一存取晶體管和第二存取晶體管；由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一驅(qū)動晶體管和第二驅(qū)動晶體管；以及起上拉器件作用的第一P溝道薄膜晶體管和第二P溝道薄膜晶體管，該方法包括將與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑注入該半導(dǎo)體襯底中以形成阱；在該半導(dǎo)體襯底上限定有源區(qū)；在該有源區(qū)中形成相對的第一溝槽和第二溝槽；形成該第一驅(qū)動晶體管的柵極和該第二驅(qū)動晶體管的柵極，所述的柵極分別埋設(shè)在該第一溝槽和該第二溝槽中；在該半導(dǎo)體襯底上形成該第一存取晶體管的柵極和該第二存取晶體管的柵極；在整個該有源區(qū)中注入摻雜劑；以及形成用于使第一有源區(qū)和第二有源區(qū)彼此隔離的凹槽線，在該第一有源區(qū)中形成該第一存取晶體管和該第一驅(qū)動晶體管的結(jié)，以及在該第二有源區(qū)中形成該第二存取晶體管和該第二驅(qū)動晶體管的結(jié)。
應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的以上概括的描述和以下詳細的描述是示例性和解釋性的，且旨在對本發(fā)明所要求權(quán)利的更進一步解釋。


所包括的附圖用于對本發(fā)明提供更進一步的理解，且并入以及構(gòu)成該申請的一部分，其示出了本發(fā)明的實施例并結(jié)合說明書旨在解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的SRAM的電路圖。在圖1中，PMOS薄膜晶體管用于作為電阻器件。
圖2A、圖3A、和圖4A為示出根據(jù)工藝順序的本發(fā)明SRAM器件結(jié)構(gòu)的布局圖。
圖2B、圖3B和圖4B為沿圖2A、圖3A和圖4A中沿線I-I剖切的SRAM器件截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中示出。在所有附圖中所使用的相同附圖標記表示相同的或類似的部件。
在下文中，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的一種SRAM器件以及制造該器件的方法。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，“形成在各層上”的語句表示直接地或間接地形成在各層上。
根據(jù)本發(fā)明的SRAM的電路圖與圖1示出的電路圖相同。圖2A、圖3A和圖4A為根據(jù)加工順序示出的本發(fā)明SRAM器件結(jié)構(gòu)的布局圖。圖2B、圖3B和圖4B為沿圖2A、圖3A和圖4A中的線I-I剖切的SRAM器件截面圖。
請參閱圖2A和圖2B，將與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑(即，P型)注入N型半導(dǎo)體襯底100形成阱101。在襯底100上形成器件隔離層104以限定有源區(qū)102。
接下來，如圖2B所示，為了形成第二驅(qū)動晶體管Td2，溝槽120a形成在襯底上。盡管在圖2B中未示出，另一個溝槽可形成在第一驅(qū)動晶體管Td1將形成的區(qū)域中。接著，氧化襯底100以圍繞溝槽形成柵極氧化層(gate oxidelayer)121，其中第一驅(qū)動晶體管Td1和第二驅(qū)動晶體管Td2將形成在該溝槽中。而且，在該襯底100上沉積多晶硅層并圖案化該多晶硅層以形成第一驅(qū)動晶體管Td1的柵極110和第二驅(qū)動晶體管Td2的柵極120。
第一驅(qū)動晶體管Td1的柵極110和第二驅(qū)動晶體管Td2的柵極120均包括豎直部和延伸部。該豎直部埋設(shè)在各溝槽中。該延伸部布置在有源區(qū)102上并且大致為正方形。例如，該柵極120的延伸部有足夠的區(qū)域以在隨后的加工過程中形成接觸部184(圖3B)。該柵極的豎直部埋設(shè)在形成在該襯底上的溝槽120a中。特別是，該溝槽比該阱101更深，以使反偏壓作用于驅(qū)動晶體管。此外，襯底100作為接地源Vss使用。因此，第一驅(qū)動晶體管Td1和第二驅(qū)動晶體管Td2的源極接地。
在該驅(qū)動晶體管的柵極形成之后，形成第一存取晶體管Ta1的柵極氧化層131、柵極130以及間隔件(spacer)130a。同時，第二存取晶體管Ta2的柵極氧化層、柵極140、以及間隔件140a形成在第一存取晶體管Ta1的另一側(cè)。
接下來，將N型摻雜劑注入襯底的有源區(qū)102，以同時形成第一存取晶體管Ta1的源極132s、漏極132d和第二存取晶體管Ta2的源極142s、漏極142d，以及第一驅(qū)動晶體管Td1的漏極112d和第二驅(qū)動晶體管Td2的漏極122d。這時，第一驅(qū)動晶體管Td1的漏極112d和第一存取晶體管Ta1的漏極132d相互連接。而且，第二驅(qū)動晶體管Td2的漏極122d和第二存取晶體管Ta2的漏極142d相互連接。
另一方面，在上述方法中，由于摻雜劑同時注入一個有源區(qū)102中，因此，盡管相對的驅(qū)動晶體管和存取晶體管的擴散區(qū)域應(yīng)當彼此隔離，但它們彼此并不隔離。因此，凹槽線170形成在襯底的有源區(qū)102中，從而該有源區(qū)分隔為第一有源區(qū)和第二有源區(qū)。在此，漏極112d和132d形成在該第一有源區(qū)中，并且漏極122d和142d形成在該第二有源區(qū)中。此時，優(yōu)選地，凹槽線170比N+擴散區(qū)域更深地形成。
在具有上述結(jié)構(gòu)的SRAM中，在首先限定一個有源區(qū)之后，各MOS晶體管的N溝道在隨后加工過程中同時形成。而且，相對的驅(qū)動晶體管和存取晶體管的N+結(jié)區(qū)通過該凹槽線彼此隔離。而且，各驅(qū)動晶體管和存取晶體管基于該凹槽線170的中點P彼此點對稱地形成。
因此，可以保持SRAM器件存儲單元的對稱性，從而增強器件的穩(wěn)定性。而且，因為驅(qū)動晶體管Td1的柵極110和驅(qū)動晶體管Td2的柵極120豎直地形成，其在該襯底的平面上占據(jù)最小的面積。這使該單元的集成度得到了提高。
接下來，如圖3A和圖3B所示，層間介電體174形成在圖2A和圖2B所示的所得構(gòu)件(resulting object)上。在此，凹槽線170填充層間介電體174。第一節(jié)點180和第二節(jié)點190形成在層間介電體174上，并由摻雜多晶硅層或鎢形成。第一節(jié)點180通過接觸部182連接至第一存取晶體管Ta1的漏極132d和第一驅(qū)動晶體管Td1的漏極112d，并且通過接觸部184連接至第二驅(qū)動晶體管Td2的柵極120。
第二節(jié)點190通過接觸部192連接至第二存取晶體管Ta2的漏極142d和第二驅(qū)動晶體管Td2的漏極122d，并且通過接觸部194連接至第一驅(qū)動晶體管Td1的柵極120。
接著，如圖4A和圖4B所示，P溝道薄膜晶體管Tf1和Tf2形成在第一節(jié)點180和第二節(jié)點190上。第一薄膜晶體管Tf1的柵極150通過接觸部154連接至第二節(jié)點190。而且，第一薄膜晶體管Tf1包括注入P型摻雜劑的源極152s和漏極152d，以及在源極152s和漏極152d之間的柵極150。在此，漏極152d通過接觸部157與第一節(jié)點180連接，并且源極152s連接至電源Vss。
另外，第二薄膜晶體管Tf1的柵極160通過接觸部164與第一節(jié)點180連接。而且，第二薄膜晶體管Tf2包括注入P型摻雜劑的源極162s和漏極162d，以及在源極162s和漏極162d之間的柵極150。在此，漏極162d通過接觸部166與第二節(jié)點190連接，以及源極162s連接至電源Vss。
最后，在另一層間介電體形成在圖4A和圖4B所示的所得構(gòu)件上之后，在該另一層間介電體上形成接觸部以將第一存取晶體管Ta1的源極132s和第二存取晶體管Ta2的源極142s連接至位線BL和位線條1BL，從而完成一系列SRAM器件。
從以上說明可以清楚看出，在SRAM器件以及制造該器件的方法中，在首先限定一個區(qū)域之后，同時形成各MOS晶體管的N溝道，并且相對的驅(qū)動晶體管和存取晶體管的結(jié)區(qū)通過凹槽線彼此隔離。結(jié)果，本發(fā)明與根據(jù)至少定義兩個區(qū)域的現(xiàn)有技術(shù)的制造SRAM的加工過程相比較簡單。
而且，在本發(fā)明中，各驅(qū)動晶體管和存取晶體管均彼此點對稱地形成。因此，SRAM的存儲器單元可以保持對稱性而增強器件的穩(wěn)定性。
另外，在本發(fā)明中，由于驅(qū)動晶體管Td1的柵極110和驅(qū)動晶體管Td2的柵極120豎直地形成，因此，其在該襯底的平面上占據(jù)的面積最小。這使該單元的集成度得到了提高。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚可以對本發(fā)明進行多種修改和改型。因此，旨在說明本發(fā)明覆蓋所提供的落入附屬權(quán)利要求書和其等同范圍的修改和改型。
權(quán)利要求
1.一種SRAM器件，其包括由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一存取晶體管和第二存取晶體管；由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一驅(qū)動晶體管和第二驅(qū)動晶體管；以及起上拉器件作用的第一P溝道薄膜晶體管和第二P溝道薄膜晶體管，所述的SRAM器件還包括阱，其通過在該半導(dǎo)體襯底中注入與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑而形成；第一有源區(qū)，該第一存取晶體管的漏極和第一驅(qū)動晶體管的漏極形成于該第一有源區(qū)中；第二有源區(qū)，該第二存取晶體管的漏極和第二驅(qū)動晶體管的漏極形成于該第二有源區(qū)中；以及凹槽線，用于使該第一有源區(qū)和該第二有源區(qū)彼此隔離，其中，該第一存取晶體管、該第一驅(qū)動晶體管、該第一P溝道薄膜晶體管基于該凹槽線的中點相對于該第二存取晶體管、該第二驅(qū)動晶體管、以及該第二P溝道薄膜晶體管點對稱地形成。
2.如權(quán)利要求1所述的SRAM器件，其中，該凹槽線形成的深度比在該第一有源區(qū)和該第二有源區(qū)中注入的摻雜劑的注入深度更深。
3.如權(quán)利要求2所述的SRAM器件，其中，該凹槽線填有層間介電體。
4.如權(quán)利要求1所述的SRAM器件，其中，該第一驅(qū)動晶體管的柵極形成在該第一有源區(qū)中，且包括布置在該第一有源區(qū)上的延伸部和從該延伸部延伸出并埋設(shè)在第一溝槽中的豎直部。
5.如權(quán)利要求1所述的SRAM器件，其中，該第二驅(qū)動晶體管的柵極形成在該第二有源區(qū)中，且包括布置在該第二有源區(qū)上的延伸部和從該延伸部延伸出并埋設(shè)在第二溝槽中的豎直部。
6.如權(quán)利要求4所述的SRAM器件，其中，該第一溝槽或第二溝槽形成的深度比該阱更深。
7.如權(quán)利要求5所述的SRAM器件，其中該第一溝槽或第二溝槽形成的深度比該阱更深。
8.一種制造SRAM器件的方法，其中該SRAM器件包括由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一存取晶體管和第二存取晶體管；由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一驅(qū)動晶體管和第二驅(qū)動晶體管；以及起上拉器件作用的第一P溝道薄膜晶體管和第二P溝道薄膜晶體管，該方法包括將與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑注入該半導(dǎo)體襯底中以形成阱；在該半導(dǎo)體襯底上限定有源區(qū)；在該有源區(qū)中形成相對的第一溝槽和第二溝槽；形成該第一驅(qū)動晶體管的柵極和該第二驅(qū)動晶體管的柵極，所述柵極分別埋設(shè)在該第一溝槽和該第二溝槽中；在該半導(dǎo)體襯底上形成該第一存取晶體管的柵極和該第二存取晶體管的柵極；在整個該有源區(qū)中注入摻雜劑；以及形成用于使第一有源區(qū)和第二有源區(qū)彼此隔離的凹槽線，在該第一有源區(qū)中形成該第一存取晶體管和該第一驅(qū)動晶體管的結(jié)，以及在該第二有源區(qū)中形成該第二存取晶體管和該第二驅(qū)動晶體管的結(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，還包括在形成有該第一存取晶體管和第二存取晶體管以及第一驅(qū)動晶體管和該第二驅(qū)動晶體管的該襯底上形成層間介電體；形成第一節(jié)點和第二節(jié)點，其中該第一節(jié)點連接至該第一存取晶體管和該第一驅(qū)動晶體管的結(jié)，以及連接至該第二驅(qū)動晶體管的柵極；該第二節(jié)點連接至該第二存取晶體管和該第二驅(qū)動晶體管的結(jié)，以及連接至該第一驅(qū)動晶體管的柵極；以及在該第一節(jié)點和該第二節(jié)點上形成彼此交叉連接的第一P溝道薄膜晶體管和第二P溝道薄膜晶體管。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該凹槽線形成的深度比該第一存取晶體管和該第一驅(qū)動晶體管的結(jié)更深，并且比該第二存取晶體管和該第二驅(qū)動晶體管的結(jié)更深。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該第一溝槽和該第二溝槽形成的深度比該阱更深。
全文摘要
一種SRAM器件包括由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一和第二存取晶體管；由N溝道MOS晶體管構(gòu)成的第一和第二驅(qū)動晶體管；以及起上拉器件作用的第一和第二P溝道薄膜晶體管；阱，其通過在該半導(dǎo)體襯底中注入與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電性相反的摻雜劑而形成；第一有源區(qū)，該第一存取晶體管的漏極和第一驅(qū)動晶體管的漏極形成于第一有源區(qū)中；第二有源區(qū)，該第二存取晶體管的漏極和第二驅(qū)動晶體管的漏極形成于第二有源區(qū)中；以及凹槽線，其用于使該第一有源區(qū)和該第二有源區(qū)彼此隔離，其中該第一存取晶體管、該第一驅(qū)動晶體管、該第一P溝道薄膜晶體管基于該凹槽線的中點相對該第二存取晶體管、該第二驅(qū)動晶體管、以及該第二P溝道薄膜晶體管點對稱地形成。
文檔編號H01L21/8244GK1992282SQ20061017019
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者樸盛羲 申請人:東部電子股份有限公司