專利名稱：具有垂直溝道晶體管的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體地，涉及一種具有垂直溝道晶體管的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
垂直溝道晶體管具有分別設(shè)置在溝道區(qū)域的上側(cè)和下側(cè)的源極電極和漏極電極。 二維金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)具有分別設(shè)置在溝道區(qū)域兩側(cè)的源極電極和漏極電極。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一實(shí)施例，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體柱，從半導(dǎo)體襯底延伸，該半導(dǎo)體柱包括第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第二區(qū)域位于第一區(qū)域與第三區(qū)域之間，第三區(qū)域位于第二區(qū)域與半導(dǎo)體襯底之間，直接相鄰的區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型；第一柵極圖案，設(shè)置在第二區(qū)域上，第一絕緣層在第一柵極圖案與第二區(qū)域之間；以及第二柵極圖案，設(shè)置在第三區(qū)域上，其中第二區(qū)域通過(guò)第二柵極圖案歐姆連接到襯底。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還可以包括電容器，電連接到第一區(qū)域；字線，電連接到第一柵極圖案；以及位線，電連接到第三區(qū)域，位線設(shè)置在字線與襯底之間，位線在第一方向上延伸，字線在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。第一區(qū)域和第三區(qū)域可以具有第一導(dǎo)電類型，第二區(qū)域和襯底具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型。第一柵極圖案和第二柵極圖案可以包括半導(dǎo)體材料和金屬中的至少一種。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還可以包括設(shè)置在第二柵極圖案與第三區(qū)域之間的第二絕緣層。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還可以包括第三柵極圖案，第三柵極圖案設(shè)置在第三區(qū)域上背對(duì)第二柵極圖案，并設(shè)置得相對(duì)于半導(dǎo)體柱與第一柵極圖案基本共面，第三絕緣層在第三柵極圖案與第三區(qū)域之間。根據(jù)一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括半導(dǎo)體襯底；從半導(dǎo)體襯底延伸的半導(dǎo)體柱，半導(dǎo)體柱包括第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第二區(qū)域位于第一區(qū)域與第三區(qū)域之間，第三區(qū)域位于第二區(qū)域與半導(dǎo)體襯底之間，直接相鄰的區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型；第一柵極圖案，設(shè)置在第二區(qū)域上，第一絕緣層在第一柵極圖案與第二區(qū)域之間；第二柵極圖案，設(shè)置在第三區(qū)域上，第二絕緣層在第二柵極圖案與第三區(qū)域之間，第二區(qū)域通過(guò)第二柵極圖案歐姆連接到襯底；第三柵極圖案，設(shè)置在第三區(qū)域上背對(duì)第二柵極圖案并設(shè)置得相對(duì)于半導(dǎo)體柱與第一柵極圖案基本共面，第三絕緣層在第三柵極圖案與第三區(qū)域之間；電容器，電連接到第一區(qū)域；字線，電連接到第一柵極圖案；以及位線，電連接到第三區(qū)域。第一區(qū)域和第三區(qū)域可以具有第一導(dǎo)電類型，第二區(qū)域和襯底具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型。第一柵極圖案和第二柵極圖案可以包括半導(dǎo)體材料和金屬中的至少一種。
位線可以設(shè)置在字線與半導(dǎo)體襯底之間，位線在第一方向上延伸，字線在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。根據(jù)一實(shí)施例，一種形成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成具有基本相同構(gòu)造的第一溝槽和第二溝槽，第一溝槽和第二溝槽設(shè)置得彼此相鄰且在第一方向上延伸；在第一溝槽中形成第一柵極圖案且在第二溝槽中形成第二柵極圖案；在第一柵極圖案上且在第一溝槽中形成第三柵極圖案；形成在基本垂直于第一方向的第二方向上交叉第一溝槽的第三溝槽；在第三溝槽中形成位線；在第二柵極圖案上形成第四柵極圖案；在第四柵極圖案上且在第二溝槽中形成插塞絕緣圖案；以及在第三柵極圖案上形成字線。該方法還可以包括在設(shè)置于第一溝槽和第二溝槽之間的半導(dǎo)體柱上形成存儲(chǔ)元件，該半導(dǎo)體柱具有在第三柵極圖案與第四柵極圖案之間的有源區(qū)域。該方法還可以包括在形成第一柵極圖案之前在第一溝槽的側(cè)壁上形成第一絕緣層。該方法還可以包括在形成第二柵極圖案之前在第二溝槽的下側(cè)壁上形成第二絕緣層。該方法還可以包括在形成第三柵極圖案之前在第二溝槽的上側(cè)壁上以及在第一柵極圖案的頂表面上形成第三絕緣層。第四柵極圖案可以直接接觸半導(dǎo)體柱的有源區(qū)域。存儲(chǔ)元件包括電容器。該方法還可以包括在形成位線之前，在第三溝槽中形成下絕緣圖案。該方法還可以包括在形成位線之前，在有源區(qū)域以下的半導(dǎo)體柱中進(jìn)行摻雜操作。摻雜操作可以使用具有與半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)進(jìn)行。


附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的進(jìn)一步理解，附圖被并入本說(shuō)明書中且構(gòu)成本發(fā)明書的一部分。附圖示出本發(fā)明構(gòu)思的示范性實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明構(gòu)思的原理。在附圖中圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電路圖；圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；圖5A至圖20A是剖視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D4描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖5B至圖20B是透視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D4描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖21至圖23是根據(jù)參照?qǐng)D4描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；圖25A至圖33A是剖視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D24描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖25B至圖33B是透視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D24描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖34是流程圖，示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖35A至圖47A是剖視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D34描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖35B至圖47B是透視圖，示出根據(jù)參照?qǐng)D34描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法；圖48至圖55是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例制造的半導(dǎo)體器件的透視圖；圖56至圖57是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的包括垂直溝道晶體管的電子器件的平面圖；圖58至圖62是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖；圖63和圖64分別是根據(jù)參照?qǐng)D58至圖62描述的實(shí)施例制造的半導(dǎo)體器件的平面圖和透視圖；以及圖65和圖66是示意性示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的包括垂直溝道晶體管的電子器件的方框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)點(diǎn)和特征及其實(shí)施方法將通過(guò)以下參照附圖描述的實(shí)施例而被闡明。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以不同的形式體現(xiàn)且不應(yīng)解釋為局限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使得本公開透徹和完整，并將本發(fā)明構(gòu)思的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在說(shuō)明書中，將理解，當(dāng)層(或膜)被稱為在另一層或襯底“上”時(shí)，它可以直接在另一層或襯底上，或者還可以存在居間層。圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電路圖。參照?qǐng)D1，提供開關(guān)元件SWE以串聯(lián)地連接存儲(chǔ)元件ME和下布線LW。也就是說(shuō)， 開關(guān)元件SWE的源極/漏極電極之一電連接到存儲(chǔ)元件ME，開關(guān)元件SWE的源極/漏極電極中的另一個(gè)連接到下布線LW。開關(guān)元件SffE可以包括控制源極/漏極電極之間的電連接的控制電極(或柵極圖案)，控制電極或柵極圖案電連接到交叉下布線LW的上布線UW。在一實(shí)施例中，開關(guān)元件STO可以是η溝道金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NM0SFET)。然而，根據(jù)一實(shí)施例，開關(guān)元件STO可以為ρ溝道MOSFET (PM0SFET)。根據(jù)一實(shí)施例，存儲(chǔ)元件ME可以是構(gòu)建DRAM存儲(chǔ)器件的電容器。根據(jù)一實(shí)施例， 存儲(chǔ)元件ME可以是鐵電電容器、磁隧道結(jié)(MTJ)、可變電阻元件或基于電荷存儲(chǔ)機(jī)理的存儲(chǔ)元件。開關(guān)元件SffE可以用作用于控制到這些存儲(chǔ)元件的電連接的開關(guān)器件。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，開關(guān)元件SffE的溝道區(qū)域可以電連接到外部端子，預(yù)定外部電壓Vsub通過(guò)旁路圖案BPP (bypass pattern)供應(yīng)到該外部端子。圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖。參照?qǐng)D2A和圖2B，參照?qǐng)D1描述的開關(guān)元件STO可以為MOS型垂直溝道晶體管。也就是說(shuō)，開關(guān)元件SWE包括源極/漏極區(qū)域以及在它們之間的溝道區(qū)域。源極/漏極區(qū)域和溝道區(qū)域可以從襯底SUB的頂表面向上延伸，并可以形成在具有柱形的有源圖案中。有源圖案可以由具有半導(dǎo)體特性的材料形成，并可以包括在襯底SUB上的第一區(qū)域Rl、在襯底SUB與第一區(qū)域Rl之間的第二區(qū)域R2以及在襯底SUB與第二區(qū)域R2之間的第三區(qū)域R3。也就是說(shuō)，第三區(qū)域R3、第二區(qū)域R2和第一區(qū)域Rl設(shè)置為依次且直接接觸襯底SUB。第一區(qū)域Rl和第三區(qū)域R3可以具有不同于襯底SUB的導(dǎo)電類型，第二區(qū)域R2 可以具有與襯底SUB相同的導(dǎo)電類型，或者可以為本征半導(dǎo)體。因此，根據(jù)一實(shí)施例，如果襯底SUB為ρ型半導(dǎo)體，則第一區(qū)域Rl和第三區(qū)域R3具有η型導(dǎo)電性，第二區(qū)域R2可以具有P型導(dǎo)電性或?yàn)楸菊靼雽?dǎo)體。第一區(qū)域Rl和第三區(qū)域R3可以用作源極/漏極區(qū)域， 第二區(qū)域R2可以用作溝道區(qū)域。在有源圖案的周邊，柵極圖案GP和旁路圖案BPP可以設(shè)置為分別面對(duì)第二區(qū)域R2 和第三區(qū)域R3的側(cè)壁。柵極圖案GP和旁路圖案BPP與有源圖案的側(cè)壁間隔開，因此與第二區(qū)域R2和第三區(qū)域R3—起形成各MOS電容器。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，柵極圖案GP 可以歐姆連接到上布線UW，旁路圖案BPP可以歐姆連接到襯底SUB和第二區(qū)域R2。旁路圖案BPP與襯底SUB之間的歐姆連接以及旁路圖案BPP與第二區(qū)域R2之間的歐姆連接可以通過(guò)使用與襯底SUB相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料形成旁路圖案BPP來(lái)實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)一實(shí)施例，為了歐姆連接，旁路圖案BPP可以包括金屬氮化物、金屬硅化物或金屬中的至少一種。參照?qǐng)D3，由于第二區(qū)域R2通過(guò)旁路圖案BPP歐姆連接到襯底SUB，所以開關(guān)元件 STO的溝道區(qū)域(也就是第二區(qū)域R2)可以通過(guò)旁路圖案BPP具有與襯底SUB相同的電勢(shì)。 這防止了浮體效應(yīng)(floating body effect)。浮體效應(yīng)增大了閾值電壓并惡化了存儲(chǔ)半導(dǎo)體器件的動(dòng)態(tài)參考屬性。根據(jù)一實(shí)施例，柵極支承圖案GSP可以進(jìn)一步提供在柵極圖案GP下面以將柵極圖案GP和襯底SUB彼此垂直地分隔開或者結(jié)構(gòu)上支承柵極圖案GP。根據(jù)一實(shí)施例，柵極支承圖案GSP可以是連接到襯底SUB的導(dǎo)電材料，并由與旁路圖案BPP的一部分相同的材料形成。根據(jù)一實(shí)施例，柵極支承圖案GSP可以包括絕緣材料。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，存儲(chǔ)元件ME連接到第一區(qū)域R1，下布線LW可以連接到第三區(qū)域R3。下布線LW可以設(shè)置為交叉上布線UW，并可以交叉有源圖案和旁路圖案BPP。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。圖5A 至圖20A是示出根據(jù)參照?qǐng)D4描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的剖視圖。圖5B至圖20B是示出根據(jù)參照?qǐng)D4描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖。參照?qǐng)D4，在操作Sll中，通過(guò)圖案化襯底SUB形成第一溝槽TRCl，之后在操作S12 中，在第一溝槽TRCl中形成下旁路層LBL。第一溝槽TRCl可以平行于第一方向(在下文中稱為“χ方向”)形成。參照?qǐng)D5A 和圖5B，操作Sll可以包括形成具有平行于χ方向的主軸的第一掩模圖案MK1，以及使用第一掩模圖案MKl作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻襯底SUB。參照?qǐng)D6A和圖6B，下旁路層LBL可以以這樣的方式形成，即下旁路層LBL在第一溝槽TRCl的底部直接連接到襯底SUB并與第一溝槽TRCl的側(cè)壁分隔開。根據(jù)一實(shí)施例，包括絕緣材料的第一間隔物SPl可以形成在下旁路層LBL和第一溝槽TRCl兩者的側(cè)壁之間。在一實(shí)施例中，操作S12可以包括在第一溝槽TRCl的側(cè)壁上形成暴露第一溝槽TRCl 的底表面的第一間隔物SP1，以及在所得結(jié)構(gòu)上形成填充第一溝槽TRCl的下旁路層LBL。下旁路層LBL可以由可以歐姆連接到襯底SUB的導(dǎo)電材料形成。例如，下旁路層 LBL可以由具有與襯底SUB相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料形成。根據(jù)一實(shí)施例，下旁路層LBL 可以由具有比襯底SUB低的電阻率的材料形成。例如，下旁路層LBL可以包括具有與襯底 SUB相同的導(dǎo)電類型且具有比襯底SUB更高的雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體材料、阻擋金屬層(諸如， 例如金屬氮化物)或金屬性材料(諸如，例如金屬和金屬硅化物)中的至少一種。根據(jù)一實(shí)施例，形成下旁路層LBL的操作可以包括至少兩個(gè)層形成操作。例如，如圖6A和圖6B所示，下旁路層LBL可以包括依次填充第一溝槽TRCl的下區(qū)域和上區(qū)域的第一下旁路層LBLl和第二下旁路層LBL2。根據(jù)一實(shí)施例，第一下旁路層LBLl可以是通過(guò)使用第一溝槽TRCl的被第一間隔物SPl暴露的底表面作為籽晶的晶體生長(zhǎng)獲得的外延層，第二下旁路層LBL2可以是使用沉積工藝形成的沉積層。當(dāng)形成第二下旁路層LBL2時(shí)，改善了所得結(jié)構(gòu)的平坦性以允許接下來(lái)的工藝容易地進(jìn)行。根據(jù)一實(shí)施例，可以省略形成第二下旁路層LBL2的操作。也就是說(shuō)，下旁路層LBL可以是通過(guò)單個(gè)層形成工藝形成的外延層或沉積層。參照?qǐng)D4，在操作S13中，柵極層GL形成在第一溝槽TRCl的上區(qū)域中。操作S13 可以包括蝕刻下旁路層LBL和第一間隔物SPl以再次暴露第一溝槽TRCl的上側(cè)壁，然后在所得結(jié)構(gòu)上依次形成柵極絕緣體GI和柵極層GL，如圖7A和圖7B所示。暴露第一溝槽TRCl的上側(cè)壁可以包括毯式蝕刻下旁路層LBL以暴露第一間隔物 SPl的內(nèi)側(cè)壁，以及去除第一間隔物SPl的暴露部分。下旁路層LBL的毯式蝕刻可以使用相對(duì)于第一間隔物SPl具有蝕刻選擇性的各向同性或各向異性蝕刻來(lái)進(jìn)行?？梢赃M(jìn)行該蝕刻工藝使得下旁路層LBL的頂表面低于第一掩模圖案MKl的底表面。因而，如上所述，可以在第一溝槽TRCl的上區(qū)域中再次暴露第一間隔物SPl的內(nèi)側(cè)壁。第一間隔物SPl的去除可以使用相對(duì)于襯底SUB和下旁路層LBL具有蝕刻選擇性的各向同性或各向異性蝕刻來(lái)進(jìn)行。柵極絕緣體GI可以形成在第一溝槽TRCl的通過(guò)去除第一間隔物SPl而暴露的上內(nèi)壁上。柵極絕緣體GI可以形成在下旁路層LBL的頂表面上。柵極絕緣體GI可以插置在下旁路層LBL與柵極層GL之間。柵極絕緣體GI的形成可以包括熱氧化襯底SUB和/或下旁路層LBL的暴露表面。例如，如果襯底SUB和/或下旁路層LBL由硅形成，則柵極絕緣體 GI可以是通過(guò)熱氧化形成的硅氧化物層。根據(jù)一實(shí)施例，柵極絕緣體GI可以為使用化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)技術(shù)形成的薄膜，并可以包括硅氧化物層或者具有比硅氧化物層高的介電常數(shù)的高介電層。柵極層GL可以包括導(dǎo)電材料中的至少一種。例如，柵極層GL可以包括摻雜硅層、 金屬氮化物和金屬性材料中的至少一種。使用CVD和物理氣相沉積(PVD)技術(shù)之一，柵極層GL可以形成來(lái)填充形成有柵極絕緣體GI的第一溝槽TRCl。在此情形下，柵極層GL可以保留在第一掩模圖案MKl上。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，在形成柵極層GL之后，可以進(jìn)一步進(jìn)行柵極層GL和/或第一掩模圖案MKl的毯式蝕刻以暴露第一掩模圖案MKl或襯底 SUB的頂表面。
參照?qǐng)D4，在操作S14中，襯底SUB被再次圖案化，從而形成交叉第一溝槽TRCl的第二溝槽TRC2。由于第二溝槽TRC2交叉第一溝槽TRCl，所以第一溝槽TRCl和第二溝槽 TRC2定義二維布置在襯底SUB上的有源圖案ACT，如圖22所示。有源圖案ACT通過(guò)兩次圖案化形成，因此投影到襯底SUB的頂表面上的有源圖案ACT的截面可以具有矩形形狀。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，形成第二溝槽TRC2的操作S14可以包括形成與第一溝槽TRCl交叉的初始溝槽TRC2p，如圖8A和圖8B所示；在初始溝槽TRC2p的內(nèi)側(cè)壁上形成第二間隔物SP2，如圖9A和圖9B所示；以及通過(guò)使初始溝槽TRC2p向下延伸來(lái)形成第二溝槽TRC2，如圖IOA禾Π圖IOB所示。參照?qǐng)D8Α和圖8Β，初始溝槽TRC2p的形成可以包括在形成有柵極層GL的所得結(jié)構(gòu)上形成具有與第一溝槽TRCl交叉的主軸的第二掩模圖案MK2，以及使用第二掩模圖案 MK2作為蝕刻掩模來(lái)圖案化襯底Sra和柵極層GL。因此，如圖21所示，柵極層GL通過(guò)初始溝槽TRC2p水平地分隔開，且因此交叉設(shè)置在第一溝槽TRCl中的下旁路層LBL。在此工藝期間，第一掩模圖案MKl和柵極絕緣體GI可以同時(shí)被蝕刻。也就是說(shuō)，第一掩模圖案MKl 和柵極絕緣體GI通過(guò)初始溝槽TRC2p分隔開，且因此二維布置在襯底SUB上，像有源圖案 ACT那樣。根據(jù)一實(shí)施例，初始溝槽TRC2p的底表面可以低于柵極層GL的下表面。參照?qǐng)D9A和圖9B，第二間隔物SP2形成在初始溝槽TRC2p的側(cè)壁上。第二間隔物 SP2可以暴露初始溝槽TRC2p的底表面且同時(shí)像初始溝槽TRC2p那樣交叉第一溝槽TRCl。 根據(jù)一實(shí)施例，第二間隔物SP2可以包括掩模間隔物SP2b，掩模間隔物SP2b包括相對(duì)于硅氧化物具有蝕刻選擇性的材料(例如硅氮化物)。第二間隔物SP2可以包括插設(shè)在掩模間隔物SP2b與初始溝槽TRC2p之間的緩沖間隔物SP2a。緩沖間隔物SP2a可以由硅氧化物形成，并可以為L(zhǎng)形間隔物，L形間隔物具有水平延伸且設(shè)置在掩模間隔物SP2b下面的部分。參照?qǐng)DIOA和圖10B，初始溝槽TRC2p的暴露底表面利用第二掩模圖案MK2和第二間隔物SP2作為蝕刻掩模被蝕刻。因而，形成具有比初始溝槽TRC2p窄的寬度的第二溝槽 TRC2。根據(jù)一實(shí)施例，如圖IOA的沿線D-D獲得的截面所示，第二溝槽TRC2的底表面可以比下旁路層LBL的底表面低。在一實(shí)施例中，下旁路層LBL可以被第二溝槽TRC2水平地分隔開，且因此二維布置在第一溝槽TRCl中，如圖22所示。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，第二溝槽TRC2的底表面設(shè)置得高于下旁路層LBL的底表面，結(jié)果下旁路層LBL可以不被第二溝槽TRC2完全分隔開。再次參照?qǐng)D4，在操作S15中，在第二溝槽TRC2的下區(qū)域中形成接觸有源圖案ACT 的側(cè)壁的下布線LW。操作S15可以包括形成填充第二溝槽TRC2的下區(qū)域的下絕緣圖案 LIP ；圖案化下絕緣圖案LIP以形成交叉第一溝槽TRCl的凹槽DCH和暴露有源圖案ACT的側(cè)壁的底切區(qū)域UCR ；以及形成填充凹槽DCH和底切區(qū)域UCR的下布線。圖23是示范性示出凹槽DCH、底切區(qū)域UCR和下布線LW的構(gòu)造和形狀的分解透視圖。根據(jù)一實(shí)施例，下絕緣圖案LIP可以通過(guò)熱氧化通過(guò)第二溝槽TRC2暴露的有源圖案ACT的側(cè)壁和下旁路圖案LBP的側(cè)壁而形成。在此情形下，如圖IlA和圖IlB所示，下絕緣圖案LIP通過(guò)構(gòu)成有源圖案ACT的原子的氧化而形成，因此下絕緣圖案LIP的寬度可以大于第二間隔物SP2之間的間隔。也就是說(shuō)，下絕緣圖案LIP可以形成在第二間隔物SP2 下面。根據(jù)一實(shí)施例，下絕緣圖案LIP可以形成為具有比圖IlA和圖IlB所示的寬度(也就是初始溝槽TRC2p的寬度)更大的寬度。根據(jù)一實(shí)施例，下絕緣圖案LIP可以通過(guò)除熱氧化工藝之外進(jìn)行的沉積工藝來(lái)形成。凹槽DCH可以通過(guò)使用第二間隔物SP2作為蝕刻掩模各向異性蝕刻下絕緣圖案 LIP的頂表面而形成。因而，如圖12A和圖12B所示，凹槽DCH形成在第二溝槽TRC2中使得凹槽DCH與有源圖案ACT的側(cè)壁間隔開。也就是說(shuō)，下絕緣圖案LIP的在各向異性蝕刻期間沒(méi)有被蝕刻的部分可以保留在第二間隔物SP2下面，凹槽DCH和鄰近凹槽DCH的有源圖案ACT可以通過(guò)下絕緣圖案LIP的殘留部分分隔開。底切區(qū)域UCR可以通過(guò)如下形成如圖13A和圖13B所示形成第三掩模圖案MK3 ； 以及如圖14A和圖14B所示使用第三掩模圖案MK3作為掩模來(lái)圖案化下絕緣圖案LIP。在一實(shí)施例中，可以形成第三掩模圖案MK3以定義部分地暴露凹槽DCH的孔形結(jié)定義區(qū)域JDR。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，第三掩模圖案MK3可以是通過(guò)光刻形成的光致抗蝕劑圖案。底切區(qū)域UCR通過(guò)如下形成各向同性地?cái)U(kuò)展被結(jié)定義區(qū)域JDR暴露的凹槽DCH;以及暴露與結(jié)定義區(qū)域JDR相鄰的有源圖案ACT的側(cè)壁。作為各向同性擴(kuò)展的結(jié)果，如圖14A的沿線 C-C取得的截面所示，底切區(qū)域UCR可以形成為具有比凹槽DCH低的底表面。結(jié)定義區(qū)域JDR和底切區(qū)域UCR可以二維地形成在襯底SUB上。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，結(jié)定義區(qū)域JDR的中心點(diǎn)和底切區(qū)域UCR的中心點(diǎn)可以位于包括在第二溝槽 TRC2中但不包括在第一溝槽TRCl中的區(qū)域內(nèi)。也就是說(shuō)，結(jié)定義區(qū)域JDR和底切區(qū)域UCR 兩者的中心點(diǎn)可以位于襯底SUB的通過(guò)第二溝槽TRC2新形成的凹陷區(qū)域中。然而，根據(jù)一實(shí)施例，結(jié)定義區(qū)域JDR和底切區(qū)域UCR的其它部分(其偏離中心點(diǎn))可以延伸直到包括在第一溝槽TRCl中的區(qū)域。也就是說(shuō)，結(jié)定義區(qū)域JDR和底切區(qū)域UCR兩者的沿第二溝槽 TRC2的主軸方向(下文稱作y方向)測(cè)量的寬度可以大于有源圖案ACT的寬度。在一實(shí)施例中，結(jié)定義區(qū)域JDR之間的距離或底切區(qū)域UCR之間的距離(其在第二溝槽TRC2之一里面沿y方向測(cè)量)可以大于有源圖案ACT的節(jié)距(也就是寬度和間隔之和)。例如，在第二溝槽TRC2之一里面，底切區(qū)域UCR的中心點(diǎn)之間的距離可以為有源圖案ACT的節(jié)距的兩倍。在第二溝槽TRC2之一里面，底切區(qū)域UCR可以局部地形成在偶數(shù)編號(hào)的有源圖案ACT之間，而不形成在奇數(shù)編號(hào)的有源圖案ACT之間。在一實(shí)施例中，設(shè)置在一對(duì)第二溝槽TRC2之一中的底切區(qū)域UCR暴露偶數(shù)編號(hào)的有源圖案ACT的側(cè)壁，設(shè)置在該對(duì)第二溝槽TRC2中的另一個(gè)中的底切區(qū)域UCR暴露奇數(shù)編號(hào)的有源圖案ACT的側(cè)壁。結(jié)定義區(qū)域JDR或底切區(qū)域UCR的數(shù)目可以為有源圖案ACT數(shù)目的一半。如圖15A和圖15B所示，在形成下布線LW之前，通過(guò)底切區(qū)域UCR，還可以進(jìn)行雜質(zhì)摻雜工藝以用導(dǎo)電類型不同于襯底SUB的雜質(zhì)來(lái)?yè)诫s鄰近底切區(qū)域UCR的有源圖案ACT 的下區(qū)域。作為雜質(zhì)摻雜工藝的結(jié)果，下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以形成在有源圖案ACT的下區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以從有源區(qū)域的與底切區(qū)域UCR相鄰的一個(gè)側(cè)壁水平地延伸到面對(duì)該個(gè)側(cè)壁的另一側(cè)壁。因而，下雜質(zhì)區(qū)域LIR以及分別設(shè)置在其上和其下的上區(qū)域和下區(qū)域可以形成p-n-p結(jié)構(gòu)或n-p-n結(jié)構(gòu)。有源圖案ACT的上區(qū)域可以通過(guò)下雜質(zhì)區(qū)域LIR與襯底SUB或者有源圖案ACT的下區(qū)域電隔離。下雜質(zhì)區(qū)域 LIR可以形成參照?qǐng)D1描述的第三區(qū)域R3。
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下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以從底切區(qū)域UCR垂直延伸到柵極層GL的下表面附近。當(dāng)在有源圖案ACT中雜質(zhì)各向同性地?cái)U(kuò)散時(shí)，下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以具有圓形截面的摻雜輪廓，如圖15A所示。有源圖案ACT的頂表面與下雜質(zhì)區(qū)域LIR之間的距離可以在與鄰近底切區(qū)域 UCR的側(cè)壁面對(duì)的側(cè)壁處比在鄰近底切區(qū)域UCR的側(cè)壁處更長(zhǎng)。下布線LW可以形成來(lái)填充凹槽DCH和底切區(qū)域UCR。這樣，下布線LW可以通過(guò)底切區(qū)域UCR連接到有源圖案ACT或下雜質(zhì)區(qū)域LIR。下布線LW可以包括諸如金屬層的導(dǎo)電材料。例如，下布線LW可以包括阻擋金屬層和金屬層中的至少一種以與下雜質(zhì)區(qū)域LIR歐姆接觸。參照?qǐng)D4，在操作S16中，上旁路圖案UBP形成在下旁路圖案LBP的一些上，之后在操作S17中，插塞絕緣圖案PIP形成在上旁路圖案UBP上。上旁路圖案UBP可以通過(guò)如下形成圖案化柵極層GL以在第一溝槽TRCl中形成孔；形成填充所述孔的上旁路層；以及蝕刻上旁路層直到孔的上側(cè)壁被暴露。孔形成來(lái)暴露設(shè)置在其下的下旁路圖案LBP的頂表面，并暴露與其相鄰的有源圖案ACT的側(cè)壁。因此， 如圖16A和圖16B所示，上旁路層或上旁路圖案UBP與有源圖案ACT的暴露側(cè)壁和下旁路圖案LBP的頂表面直接接觸。插塞絕緣圖案PIP可以形成來(lái)填充形成在上旁路圖案UBP中的孔，如圖17A和圖 17B所示。插塞絕緣圖案PIP的形成可以包括形成填充孔的插塞絕緣層，以及平坦化蝕刻插塞絕緣層。作為平坦化蝕刻的結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，柵極圖案GP的頂表面可以
被暴露。在上旁路圖案UBP的形成之前，可以進(jìn)一步形成上絕緣圖案UIP以填充形成有下布線LW的第二溝槽TRC2。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，插塞絕緣圖案PIP和上絕緣圖案UIP 可以是硅氧化物層。在操作S16和S17期間，柵極層GL被孔或插塞絕緣圖案PIP在y方向上分開，從而形成柵極圖案GP。上旁路圖案UBP和插塞絕緣圖案PIP的中心點(diǎn)可以位于包括在第一溝槽TRCl中但不包括在第二溝槽TRC2中的區(qū)域中。插塞絕緣圖案PIP的中心點(diǎn)之間的距離(其沿y 方向測(cè)量)可以是有源圖案ACT的節(jié)距的兩倍。也就是說(shuō)，在具有相同的χ坐標(biāo)且沿y方向布置的有源圖案ACT (下文稱作“第一組”)之間形成的空間當(dāng)中，上旁路圖案UBP和插塞絕緣圖案PIP設(shè)置在奇數(shù)編號(hào)的空間中，柵極圖案GP保留在偶數(shù)編號(hào)的空間中。鄰近第一組的有源圖案ACT(其具有相同的χ坐標(biāo)且在y方向上布置)可以形成第二組。在此情形下，在第二組的有源圖案ACT之間形成的空間當(dāng)中，柵極圖案GP保留在奇數(shù)編號(hào)的空間中，上旁路圖案UBP和插塞絕緣圖案PIP設(shè)置在偶數(shù)編號(hào)的空間中。也就是說(shuō)，上旁路圖案UBP和柵極圖案GP可以以棋盤形式設(shè)置，上旁路圖案UBP和柵極圖案GP 不彼此交疊。圖16B和圖17B示出上旁路圖案UBP、插塞絕緣圖案PIP和柵極圖案GP之間的這種相對(duì)布置。參照?qǐng)D4，在操作S18中，形成連接到柵極圖案GP的上布線UW。上布線UW可以形成為連接?xùn)艠O圖案GP并同時(shí)交叉下布線LW或第二溝槽TRC2。上布線UW的形成可以包括如圖18A和圖18B所示，在形成有插塞絕緣圖案PIP 的所得結(jié)構(gòu)上依次形成上導(dǎo)電層UCL和蓋層CPL ；以及如圖19A和圖19B所示，圖案化上導(dǎo)電層UCL和蓋層CPL以形成順序堆疊的上布線和第四掩模圖案MK4。上導(dǎo)電層UCL可以包括金屬性材料、金屬氮化物或硅化物材料中的至少一種。蓋層CPL或第四掩模圖案MK4可以由可以在圖案化上導(dǎo)電層UCL期間用作蝕刻掩模的材料(例如硅氮化物)形成。根據(jù)實(shí)施例，上布線UW可以形成為具有比有源圖案ACT更小的寬度。因而，柵極圖案GP的頂表面在第四掩模圖案MK4的兩側(cè)凹陷，因此可以比有源圖案ACT的頂表面低。 因而，柵極圖案GP的延伸在有源圖案ACT以上的部分可以被去除。在一實(shí)施例中，在形成上布線UW期間，可以去除第一掩模圖案MKl以暴露有源圖案ACT的頂表面。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，如圖19A和圖19B所示，在形成上布線UW之后，上雜質(zhì)區(qū)域UIR可以通過(guò)用具有與襯底SUB不同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜有源圖案ACT的上區(qū)域而形成。上雜質(zhì)區(qū)域UIR可以使用第四掩模圖案MK4作為離子掩模通過(guò)離子注入工藝形成。上雜質(zhì)區(qū)域UIR可以形成參照?qǐng)D1描述的第一區(qū)域R1，有源圖案ACT的位于上雜質(zhì)區(qū)域UIR與下雜質(zhì)區(qū)域LIR之間的部分可以形成參照?qǐng)D1描述的第二區(qū)域R2。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，上旁路圖案UBP可以與第二區(qū)域R2中的有源圖案ACT的側(cè)壁接觸。上旁路圖案UBP的頂表面可以形成得低于第一區(qū)域Rl與第二區(qū)域R2之間的界面。參照?qǐng)D4，在操作S19中，形成連接到雜質(zhì)區(qū)域UIR的存儲(chǔ)元件ME。操作S19可以包括形成覆蓋第四掩模圖案MK4和上布線UW的側(cè)壁的第三間隔物SP3，以及形成連接到上雜質(zhì)區(qū)域UIR的插塞PLG和連接到插塞PLG的存儲(chǔ)元件ME。如圖20A和圖20B所示，存儲(chǔ)元件ME可以是電容器，電容器包括通過(guò)插塞PLG連接到上雜質(zhì)區(qū)域UIR的電容器下電極CLE和面對(duì)電容器下電極CLE的電容器上電極CUE。 根據(jù)一實(shí)施例，存儲(chǔ)元件ME可以是電容器、鐵電電容器、磁隧道結(jié)(MTJ)、可變電阻元件或基于電荷存儲(chǔ)機(jī)理的存儲(chǔ)元件。根據(jù)一實(shí)施例，上雜質(zhì)區(qū)域UIR可以在形成第三間隔物SP3 之后形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，插塞PLG可以分別形成在有源圖案ACT之上，如圖62 所示。也就是說(shuō)，插塞PLG或存儲(chǔ)元件ME的數(shù)目可以等于包括在相同面積中的有源圖案 ACT的數(shù)目。圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。圖25A 至圖33A是示出根據(jù)參照?qǐng)D24描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的剖視圖。圖25B至圖33B是示出根據(jù)參照?qǐng)D24描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖。在參照?qǐng)D24描述的實(shí)施例中，柵極圖案通過(guò)鑲嵌工藝形成。除了由這種差異引起的制造方法上的差異之外，當(dāng)前實(shí)施例可以基于或通過(guò)修改參照?qǐng)D4描述的實(shí)施例的制造方法來(lái)實(shí)施。參照?qǐng)D24，在操作S21中通過(guò)圖案化襯底SUB而形成具有在χ方向上的主軸的第一溝槽TRCl，之后在操作S22中下旁路層LBL形成來(lái)填充第一溝槽TRCl的下區(qū)域。第一溝槽TRCl和下旁路層LBL可以使用與參照?qǐng)D5Α至圖7Α描述的基本相同的方法來(lái)形成。因而，定義第一溝槽TRCl的第一掩模圖案MKl可以形成在襯底SUB上，第一間隔物SPl可以形成在第一溝槽TRCl與下旁路層LBL的側(cè)壁之間。之后，如圖25Α和圖25Β所示，在操作S23中犧牲層SCL形成來(lái)填充第一溝槽TRCl 的上區(qū)域。犧牲層SCL可以由絕緣材料之一形成。例如，犧牲層SCL可以為硅氧化物層或硅氮化物層。根據(jù)一實(shí)施例，在形成犧牲層SCL之前，可以進(jìn)一步進(jìn)行形成覆蓋第一溝槽TRCl的側(cè)壁的熱氧化層的工藝。在此情形下，熱氧化層可以插設(shè)在犧牲層SCL與第一溝槽TRCl 之間。在一實(shí)施例中，可以省略形成熱氧化層的操作。隨后，形成具有與第一溝槽TRCl交叉的主軸的第二掩模圖案MK2，然后犧牲層 SCL、襯底SUB和下旁路層LBL使用第二掩模圖案作為蝕刻掩模來(lái)圖案化。因而，在操作S24 中，形成第二溝槽TRC2，其定義犧牲圖案SCP、有源圖案ACT和下旁路圖案LBP，如圖27A和圖27B所示。在一實(shí)施例中，操作S24還可以包括如圖26A和圖26B所示形成初始溝槽 TRC2p，以及如圖27A和圖27B所示在初始溝槽TRC2p的側(cè)壁上形成第二間隔物SP2。形成第二溝槽TRC2的一系列操作可以使用參照?qǐng)D8A至圖IOA描述的制造方法來(lái)形成。在操作S25中，下布線LW形成在第二溝槽TRC2中。操作S25可以以與參照?qǐng)DIlA 至圖15A描述的實(shí)施例相同的方式進(jìn)行。在一實(shí)施例中，如圖28A和圖28B所示，用作用于形成下布線LW的模板的下絕緣圖案LIP可以形成在下布線LW下面，被下布線LW連接的下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以形成在有源圖案ACT的下區(qū)域中。形成設(shè)置在下布線LW上以填充第二溝槽TRC2的上區(qū)域的上絕緣圖案UIP。接著， 犧牲圖案SCP被圖案化以形成暴露一些下旁路圖案LBP的頂表面的孔，之后如圖29A和圖 29B所示，在操作S26中上旁路圖案UBP形成在孔中?？仔纬蓙?lái)暴露下旁路圖案LBP的頂表面以及與其相鄰的有源圖案ACT的側(cè)壁。因而，如圖29A和圖29B所示，上旁路圖案UBP與有源圖案ACT的暴露側(cè)壁和下旁路圖案LBP 的頂表面直接接觸。上旁路圖案UBP可以在比下雜質(zhì)區(qū)域LIR高的位置處與有源圖案ACT 的暴露側(cè)壁接觸。在一實(shí)施例中，上旁路圖案UBP的厚度(也就是頂表面與底表面之間的高度差)可以被不同地改變。如圖29B所示，孔可以形成在參照?qǐng)D4描述的實(shí)施例的孔或插塞絕緣圖案PIP所形成的位置處。也就是說(shuō)，孔的中心點(diǎn)可以位于包括在第一溝槽TRCl但不包括在第二溝槽 TRC2中的區(qū)域中。接著，如圖30A和圖30B所示，形成插塞絕緣圖案PIP以填充形成有上旁路圖案 UBP的各個(gè)孔。插塞絕緣圖案PIP的形成可以包括形成填充孔的插塞絕緣層，以及平坦化蝕刻插塞絕緣層直到犧牲圖案SCP的頂表面被暴露。盡管可以進(jìn)行平坦化蝕刻直到有源圖案ACT的頂表面被暴露，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。作為平坦化蝕刻的結(jié)果，局域化的插塞絕緣圖案PIP形成在各個(gè)上旁路圖案UBP上。犧牲圖案SCP可以由能夠防止上絕緣圖案UIP被蝕刻并還可以被選擇性去除的材料形成。也就是說(shuō)，犧牲圖案SCP具有蝕刻選擇性。根據(jù)一實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)蝕刻選擇性， 插塞絕緣圖案PIP和上絕緣圖案UIP可以由基本相同的材料(例如硅氧化物層或低k介電層)形成，犧牲圖案SCP可以由與插塞絕緣圖案PIP和上絕緣圖案UIP的材料不同的另一材料(例如硅氮化物層)形成。參照?qǐng)D31A和圖31B，犧牲圖案SCP被蝕刻以形成暴露有源圖案ACT的側(cè)壁的柵極孔GH，之后在操作S27中柵極圖案GP形成在柵極孔GH中。根據(jù)一實(shí)施例，柵極孔GH的形成可以包括選擇性去除犧牲圖案SCP并同時(shí)利用蝕刻選擇性防止插塞絕緣圖案PIP和上絕緣圖案UIP被蝕刻。例如，如果插塞絕緣圖案PIP 和上絕緣圖案UIP由硅氧化物層形成且犧牲圖案SCP由硅氮化物層形成，則柵極孔GH的形成可以使用包含磷酸的蝕刻劑進(jìn)行。利用蝕刻選擇性使得能夠形成定義柵極圖案GP的位置和形狀的柵極孔GH而不用額外的光刻工藝。在形成柵極圖案GP之前，還可形成柵極絕緣體GI，柵極絕緣體GI覆蓋柵極孔GH 的內(nèi)壁。柵極絕緣體GI可以是通過(guò)熱氧化形成的氧化物層，或通過(guò)CVD或ALD技術(shù)沉積的絕緣層。在使用沉積技術(shù)的情形下，如圖31B所示，柵極絕緣體GI可以覆蓋插塞絕緣圖案 PIP和上絕緣圖案UIP兩者的頂表面以及柵極孔GH的內(nèi)壁。在使用熱氧化的情形下，柵極絕緣體GI可以局域地形成在下旁路圖案LBP或有源圖案ACT的暴露表面上。根據(jù)一實(shí)施例，犧牲圖案SCP可以保留在柵極孔GH的下區(qū)域中。也就是說(shuō)，犧牲圖案SCP的殘余物可以插置在柵極圖案GP與下旁路圖案LBP之間。柵極圖案GP的形成可以包括在形成有柵極絕緣體GI的所得結(jié)構(gòu)上形成填充柵極孔GH的柵極層。根據(jù)一實(shí)施例，柵極層被平坦化蝕刻，從而完成局域地形成在柵極孔GH中的柵極圖案GP，如圖31B所示。根據(jù)一實(shí)施例，柵極層的局域化可以通過(guò)接下來(lái)的使用第四掩模圖案MK4作為蝕刻掩模的柵極圖案化工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于設(shè)置在柵極孔GH下面的下旁路圖案LBP的一些與有源圖案ACT的側(cè)壁間隔開，所以它們沒(méi)有用作用于有源圖案ACT與襯底SUB之間的電連接的電流路徑，而是用作定義柵極孔GH的底表面的模板。也就是說(shuō)，設(shè)置在柵極孔GH下面的下旁路圖案LBP的一些提供結(jié)構(gòu)上支承柵極圖案的功能，且從這點(diǎn)來(lái)看，可以由此構(gòu)成參照?qǐng)D1描述的柵極支承圖案GSP。之后，如圖32A和圖32B、以及圖33A和圖33B所示，在操作S28和S29中依次形成上布線UW和存儲(chǔ)元件ME。操作S28和S29可以使用參照?qǐng)D18A至圖20A描述的制造方法來(lái)進(jìn)行。圖34是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。圖35A 至圖47A是示出根據(jù)參照?qǐng)D34描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的剖視圖。圖35B至圖47B是示出根據(jù)參照?qǐng)D34描述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖。參照?qǐng)D34，在形成第二溝槽TRC2之前形成二維分隔開的下旁路圖案LBP。參照?qǐng)D34，在操作S31中通過(guò)圖案化襯底SUB形成第一溝槽TRC1，之后形成填充第一溝槽TRCl的間隙填充圖案GFP。根據(jù)一實(shí)施例，如圖35A和圖35B所示，每個(gè)間隙填充圖案GFP可以包括第一間隙填充圖案GFP1，覆蓋第一溝槽TRCl的內(nèi)壁；以及第二間隙填充圖案，填充形成有第一間隙填充圖案GFPl的第一溝槽TRC1。第一間隙填充圖案GFPl可以為通過(guò)熱氧化第一溝槽TRCl的內(nèi)壁形成的熱氧化層，第二間隙填充圖案GFP2可以包括相對(duì)于第一間隙填充圖案GFPl具有蝕刻選擇性的材料。接著，在操作S32中，二維布置的旁路圖案BPP形成在襯底SUB上。操作S32可以包括如圖36A和圖36B所示形成二維地布置在襯底SUB上的下柵極孔LGH ；然后如圖37A 和圖37B所示在下柵極孔LGH中依次形成下旁路圖案LBP和上旁路圖案UBP。下旁路圖案 LBP和上旁路圖案UBP彼此接觸地堆疊在下柵極孔LGH中以構(gòu)成旁路圖案BPP。下柵極孔LGH可以通過(guò)如下形成形成預(yù)定的第一掩模圖案MKl (其中形成有定義下柵極孔LGH的位置的開口)，然后使用第一掩模圖案MKl作為蝕刻掩模來(lái)圖案化間隙填充圖案GFP。下柵極孔LGH和開口投影到與襯底SUB的頂表面平行的平面的位置可以與參照?qǐng)D16A和圖16B描述的第一實(shí)施例中的插塞絕緣圖案PIP的位置基本相同。第一掩模圖案MKl可以為通過(guò)光刻形成的光致抗蝕劑層、硅氧化物層和硅氮化物層中的至少一種。下旁路圖案LBP的形成可以包括在下柵極孔LGH的內(nèi)側(cè)壁上形成暴露第一溝槽 TRCl的底表面的第一間隔物SPl ；然后形成填充形成有第一間隔物SPl的下柵極孔LGH的下旁路層。接著，下旁路層的頂表面通過(guò)毯式蝕刻下旁路層而向下凹陷到襯底SUB的表面。 因而，如圖37A和圖37B所示，下旁路層分成局域地設(shè)置在每個(gè)下柵極孔LGH中的下旁路圖案LBP。根據(jù)一實(shí)施例，由于第一間隔物SPl覆蓋下柵極孔LGH的內(nèi)側(cè)壁，所以下旁路圖案 LBP的側(cè)表面被第一間隔物SPl包圍。也就是說(shuō)，第一間隔物SPl可以為敞開圓筒形，設(shè)置在第一溝槽TRCl的側(cè)壁與間隙填充圖案GFP的側(cè)壁之間。上旁路圖案UBP的形成可以包括蝕刻在下旁路圖案LBP的上部分上的第一間隔物SPl以再次暴露下柵極孔LGH的側(cè)壁；然后在所得結(jié)構(gòu)上依次形成填充下柵極孔LGH的上旁路層。隨后，上旁路層被毯式蝕刻以暴露下柵極孔LGH的上側(cè)壁。因而，接觸襯底SUB 的側(cè)壁和下旁路圖案LBP的上表面的上旁路圖案UBP局域地形成在下柵極孔LGH中。之后，在操作S33中，依次形成局域地形成在圖38A和圖38B所示的下柵極孔LGH 中的插塞絕緣圖案PIP以及覆蓋形成有插塞絕緣圖案PIP的所得結(jié)構(gòu)的第二掩模層ML2。 插塞絕緣圖案PIP可以由硅氧化物層形成，并可以形成為覆蓋旁路圖案BPP的上表面。之后在操作S34中，如圖39A和圖39B所示，形成與第一溝槽TRCl交叉的初始溝槽TRC2p，然后如圖40A和圖40B所示，形成定義有源圖案ACT的第二溝槽TRC2。初始溝槽TRC2p的形成可以包括圖案化第二掩模層ML2以形成具有交叉第一溝槽TRCl的主軸的第二掩模圖案MK2 ；然后使用這些作為蝕刻掩模再次蝕刻襯底SUB和間隙填充圖案GFP。形成第二溝槽TRC2的一系列操作可以基于或通過(guò)修改參照?qǐng)D9A和圖IOA 描述的制造方法來(lái)進(jìn)行。接著，在操作S35中，下布線LW形成在第二溝槽TRC2中。操作S35可以以與參照?qǐng)DIlA至圖15A描述的制造方法基本相同的方式進(jìn)行。因而，如圖41A和圖41B所示，可以形成用作用于在第二溝槽TRC2的底部上形成下布線LW的模板的下絕緣圖案LIP。在一實(shí)施例中，如圖42A和圖42B所示，被下布線LW連接的下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以形成在有源圖案 ACT的下區(qū)域中。接著，如圖43A和圖43B所示，形成填充形成有下布線LW的第二溝槽TRC2的上絕緣圖案UIP，然后所得結(jié)構(gòu)被平坦化蝕刻。根據(jù)一實(shí)施例，可以進(jìn)行平坦化蝕刻使得可以暴露插塞絕緣圖案PIP，如圖43A和圖43B所示。之后，間隙填充圖案GFP使用第三掩模圖案MK3作為蝕刻掩模而被選擇性地凹陷。 因而，如圖44A和圖44B所示，形成暴露有源圖案ACT的側(cè)壁和凹陷的間隙填充圖案GFP的上表面的柵極孔GH。柵極孔GH可以形成為使得它們的底表面可以低于插塞絕緣圖案PIP 的下表面，并可以形成與上述第二實(shí)施例中的那些柵極孔平面結(jié)構(gòu)上基本相同的位置處。 在一實(shí)施例中，柵極孔GH和柵極層GL可以基于或通過(guò)修改參照?qǐng)D31A描述的第二實(shí)施例中的制造方法來(lái)進(jìn)行。之后，如圖45A和圖45B所示，在操作S36中，形成覆蓋柵極孔GH的內(nèi)側(cè)壁的柵極絕緣體GI以及填充形成有柵極絕緣體GI的柵極孔GH的柵極層GL。接著，在操作S37中， 如圖46A和圖46B所示，形成上布線UW和上雜質(zhì)區(qū)域UIR，然后在操作S38中，如圖47A和圖47B所示，形成連接到上雜質(zhì)區(qū)域UIR的插塞PLG和連接到插塞PLG的存儲(chǔ)元件ME。這
15些操作可以使用參照?qǐng)D18A至圖20A描述的制造方法來(lái)形成。圖48至圖55是示出可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)思想的各種實(shí)施例制造的半導(dǎo)體器件的透視圖。參照?qǐng)D48至圖52，不用作電信號(hào)傳輸通路的絕緣材料被省略。參照?qǐng)D 53至圖55，省略了除有源圖案和下布線之外的元件。參照?qǐng)D48至圖52，有源圖案ACT 二維地布置在襯底SUB上。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，每個(gè)有源圖案ACT可以具有通過(guò)平行于χ方向的第一溝槽TRCl和交叉第一溝槽TRCl 的第二溝槽TRC2定義的側(cè)壁。也就是說(shuō)，有源圖案ACT設(shè)置在第一溝槽TRCl與第二溝槽 TRC2之間的區(qū)域中。有源圖案ACT可以是從襯底SUB延伸的半導(dǎo)體材料，每個(gè)有源圖案ACT包括上雜質(zhì)區(qū)域UIR和下雜質(zhì)區(qū)域LIR，上雜質(zhì)區(qū)域UIR和下雜質(zhì)區(qū)域LIR在有源圖案ACT內(nèi)彼此垂直地間隔開。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，上雜質(zhì)區(qū)域UIR和下雜質(zhì)區(qū)域LIR分別用作參照?qǐng)D1描述的第一區(qū)域Rl和第三區(qū)域R3，第一區(qū)域Rl和第三區(qū)域R3之間的區(qū)域用作第二區(qū)域R2。也就是說(shuō)，上雜質(zhì)區(qū)域UIR和下雜質(zhì)區(qū)域LIR可以是與襯底SUB不同的導(dǎo)電類型，上雜質(zhì)區(qū)域UIR和下雜質(zhì)區(qū)域LIR之間的區(qū)域(也就是第二區(qū)域R2)可以具有與襯底 SUB相同的導(dǎo)電類型或者可以為本征半導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，每個(gè)有源圖案ACT可以形成為柱形。因而，第一至第三區(qū)域R1、R2和R3的中心點(diǎn)可以具有相同的χ坐標(biāo)和y坐標(biāo)。換句話說(shuō)，中心點(diǎn)可以位于垂直于襯底SUB的上表面的線上。旁路圖案BPP和柵極圖案GP設(shè)置在包括在第一溝槽TRCl中但不包括在第二溝槽 TRC2中的區(qū)域中。也就是說(shuō)，在中心點(diǎn)的位置，旁路圖案BPP和柵極圖案GP可以具有與有源圖案ACT相同的χ坐標(biāo)，但具有與有源圖案ACT不同的y坐標(biāo)。換句話說(shuō)，旁路圖案BPP 和柵極圖案GP可以設(shè)置在第二溝槽TRC2之間或下布線LW之間且在有源圖案ACT之間的空間中。根據(jù)一實(shí)施例，如圖48至圖52所示，每個(gè)旁路圖案BPP可以包括下旁路圖案LBP 和上旁路圖案UBP。下旁路圖案LBP通過(guò)第一溝槽TRCl的底表面接觸襯底SUB，上旁路圖案UBP直接接觸通過(guò)下旁路圖案LBP的上表面和第一溝槽TRCl定義的有源圖案ACT (更具體地，第二區(qū)域R2)的側(cè)壁。在一實(shí)施例中，下旁路圖案LBP可以由可歐姆連接到襯底SUB 的材料形成，上旁路圖案UBP可以由可歐姆連接到下旁路圖案LBP和有源圖案ACT的材料形成。因而，有源圖案ACT的第二區(qū)域通過(guò)下旁路圖案和上旁路圖案連接到襯底SUB。根據(jù)一實(shí)施例，下旁路圖案LBP和上旁路圖案UBP可以由具有與襯底SUB的一些區(qū)域相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料(例如單晶或多晶硅)形成。根據(jù)一實(shí)施例，下旁路圖案 LBP和上旁路圖案UBP中的至少一個(gè)可以包括金屬性材料并具有可歐姆連接到襯底SUB的結(jié)構(gòu)。例如，下旁路圖案LBP和上旁路圖案UBP中的至少一個(gè)可以包括接觸襯底SUB或有源圖案ACT的阻擋金屬層以及具有比阻擋金屬層低的電阻率的導(dǎo)電層。根據(jù)一實(shí)施例。阻擋金屬層可以為金屬氮化物，導(dǎo)電層可以為金屬性材料或硅化物中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例，柵極圖案GP與有源圖案ACT間隔開并形成為面對(duì)有源圖案ACT的第二區(qū)域R2的側(cè)壁。像上旁路圖案UBP —樣，柵極圖案GP形成為面對(duì)通過(guò)第一溝槽TRCl定義的有源圖案ACT的側(cè)壁。也就是說(shuō)，如圖48至圖52所示，有源圖案ACT 的通過(guò)第一溝槽TRCl定義的兩個(gè)側(cè)壁之一直接連接到上旁路圖案UBP，另一個(gè)側(cè)壁面對(duì)柵極圖案GP的側(cè)壁。柵極圖案GP連接到上布線UW，上布線UW設(shè)置在柵極圖案GP之上以交叉下布線LW。下旁路圖案LBP和柵極圖案GP可以形成為與有源圖案ACT的側(cè)壁間隔開。也就是說(shuō)，如圖20、33B和圖47B所示，柵極絕緣體GI可以插置在柵極圖案GP與有源圖案ACT 之間，第一間隔物SPl可以插設(shè)在下旁路圖案LBP與有源圖案ACT之間。沒(méi)有被包括在第二溝槽TRC2中的第一溝槽TRCl被有源圖案ACT分隔開。也就是說(shuō)，沒(méi)有被包括在第二溝槽TRC2中的第一溝槽TRCl 二維地布置。在這樣的平面構(gòu)造中，柵極圖案GP形成在第一溝槽TRCl的沒(méi)有被包括在第二溝槽TRC2中的某些區(qū)域中。類似地， 上旁路圖案UBP形成在第一溝槽TRCl的沒(méi)有被包括在第二溝槽TRC2中的另一些區(qū)域中。 在一實(shí)施例中，如參照?qǐng)D16A和圖16B所述的那樣，上旁路圖案UBP和柵極圖案GP以棋盤形式設(shè)置，上旁路圖案UBP和柵極圖案GP彼此不交疊。根據(jù)一實(shí)施例，如圖48、49、51和52所示，下旁路圖案LBP可以形成在包括在第一溝槽TRCl中但不包括在第二溝槽TRC2的所有區(qū)域中。在此情形下，由于位于柵極圖案GP 下面的下旁路圖案LBP與有源圖案ACT的側(cè)壁間隔開，所以下旁路圖案LBP無(wú)法用作將第二區(qū)域R2連接到襯底SUB的旁路圖案BPP，而是用作支承柵極圖案GP的柵極支承圖案GSP。根據(jù)一實(shí)施例，下旁路圖案LBP可以形成在包括在第一溝槽TRCl中但不包括在第二溝槽TRC2中的一些區(qū)域中。例如，如圖50所示，下旁路圖案LBP可以設(shè)置在第一溝槽 TRCl的不被包括在第二溝槽TRC2中且沒(méi)有設(shè)置柵極圖案GP的一些區(qū)域中。下雜質(zhì)區(qū)域LIR設(shè)置在第二溝槽TRC2中以電連接到交叉有源圖案ACT的下布線 LW。如圖53至圖55所示，各個(gè)有源圖案ACT不是都連接到設(shè)置在其兩側(cè)的兩條下布線LW， 而是連接到它們之一。有源圖案ACT與下布線LW之間的電連接由結(jié)定義區(qū)域JDR和底切區(qū)域UCR的位置來(lái)確定。圖54示出根據(jù)以上參照?qǐng)D4和圖24描述的實(shí)施例的有源圖案ACT 與下布線LW之間的連接結(jié)構(gòu)，圖55示出根據(jù)以上參照?qǐng)D34描述的實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)。圖56和圖57是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的包括垂直溝道晶體管的電子器件的平面圖。圖56示出沒(méi)有形成下柵極圖案的實(shí)施例，圖57示出下柵極圖案形成在有源圖案之間且在下布線之間的實(shí)施例。根據(jù)上述實(shí)施例，由于下布線形成在有源圖案之間，所以彼此相鄰的兩條下布線LWl和LW2電容地耦合，因此寄生電容器可形成在下布線LWl和LW2 之間，寄生電容器使得數(shù)據(jù)被干擾且操作速度降低。例如，如圖56所示，寄生電容器Cl和 C2可以主要地分為第一寄生電容器Cl，其形成在有源圖案ACT與下布線LWl和LW2之一之間；以及第二寄生電容器C2，其形成在下布線LWl和LW2之間。具體地，第一寄生電容器 Cl具有下布線LW與有源圖案ACT之間的短的距離，因此可以用作具有高電容的電容器。如圖57所示，當(dāng)下旁路圖案LBP形成在有源圖案之間且在下布線之間時(shí)，可以減輕由寄生電容器Cl和C2引起的數(shù)據(jù)干擾或操作速度降低。在一實(shí)施例中，由低電阻率材料形成的下旁路圖案LBP連接到襯底SUB，因此可以屏蔽下布線LW之間的電場(chǎng)。因而，通過(guò)用作屏蔽元件的下旁路圖案LBP可以抑制參照?qǐng)D56 描述的第二寄生電容器C2的產(chǎn)生。此外，由于下旁路圖案LBP具有與襯底SUB基本相同的電勢(shì)，所以有源圖案ACT的鄰近下旁路圖案LBP的部分可以處于反型或耗盡態(tài)。該反型或耗盡態(tài)導(dǎo)致第一寄生電容器Cla的電極之間的面對(duì)面積減小和電極之
17間距離的增大。因此，圖57中的第一寄生電容器Cla可以在電容上顯著低于圖56中的第一寄生電容器Cl。圖58至圖62是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖。如圖58所示，具有二維布置的孔的第三掩模圖案MK3形成在參照?qǐng)D9A和圖9B描述的所得結(jié)構(gòu)上，然后使用第三掩模圖案MK3作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻襯底SUB從而在所述孔下面形成隔離孔ISH，如圖59所示。之后，如圖60所示，去除第三掩模圖案MK3，然后形成下絕緣圖案LIP以覆蓋襯底 SUB的暴露表面。下絕緣圖案LIP的形成可以使用參照?qǐng)DIlA和圖IlB描述的方法來(lái)進(jìn)行， 結(jié)果可以形成下絕緣圖案LIP來(lái)填充隔離孔ISH。之后，使用第二掩模圖案MK2和第二間隔物SP2作為蝕刻掩模來(lái)使初始溝槽TRC2p 的底表面凹陷。因而，如圖61所示，形成交叉有源圖案ACT的第二溝槽TRC2。下雜質(zhì)區(qū)域 LIP和下布線LW使用參照?qǐng)D15A和圖15B描述的制造方法來(lái)形成。接著，進(jìn)行參照?qǐng)D16A 至圖20A描述的制造工藝。圖62示范性示出完全進(jìn)行這些工藝的半導(dǎo)體器件。圖63和圖64為根據(jù)參照?qǐng)D58至圖62描述的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖和透視圖。如圖63和圖64所示，有源圖案可以構(gòu)建多個(gè)有源結(jié)構(gòu)AS，每個(gè)有源結(jié)構(gòu)AS可以包括形成在第二溝槽TRC2兩側(cè)的一對(duì)有源圖案ACT。有源結(jié)構(gòu)AS具有由第一溝槽TRCl定義的一對(duì)側(cè)壁以及由隔離孔ISH定義的另一對(duì)側(cè)壁。隔離孔ISH以圖59所示的形狀形成， 因此有源結(jié)構(gòu)AS具有錯(cuò)開布置(offset arrangement)。也就是說(shuō)，連接彼此相鄰且具有不同y坐標(biāo)的兩個(gè)有源結(jié)構(gòu)AS的中心點(diǎn)的線Ll可以不平行于y軸和χ軸兩者(換言之，上布線UW和下布線LW兩者)。圖65和圖66是示意性示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思一實(shí)施例的包括垂直溝道晶體管的電子器件的方框圖。參照?qǐng)D65，包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的垂直溝道晶體管的電子器件1300可以是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、無(wú)線電話、移動(dòng)電話、數(shù)字音樂(lè)播放器、有線/無(wú)線電子器件以及具有以上至少兩個(gè)的綜合電子器件之一。電子器件 1300可以包括控制器1310、諸如鍵板、鍵盤和顯示器的輸入/輸出(I/O)單元1320、存儲(chǔ)器1330和無(wú)線接口 1340，它們通過(guò)總線1350互相連接?？刂破?310可以包括例如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器或與其類似的其它部件。存儲(chǔ)器1330例如可以用于存儲(chǔ)由控制器1310執(zhí)行的指令。存儲(chǔ)器1330可以用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器1330 包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的垂直溝道晶體管。電子器件1300可以使用無(wú)線接口 1340 從而傳輸數(shù)據(jù)到使用RF信號(hào)進(jìn)行通訊的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。例如，無(wú)線接口 1340可以包括天線、無(wú)線收發(fā)器等。電子器件1300可以使用在通訊接口協(xié)議諸如第三代通訊系統(tǒng)(例如 CDMA、GSM、NADC, E-TDMA, WCDMA, CDMA2000)中。參照?qǐng)D66，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以用于實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)。 存儲(chǔ)系統(tǒng)1400可以包括用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件以及存儲(chǔ)控制器1420。存儲(chǔ)控制器 1420響應(yīng)于主機(jī)1430的讀或?qū)懻?qǐng)求來(lái)控制將要從存儲(chǔ)器件1410讀取的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或者將要寫入到存儲(chǔ)器件1410的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)控制器1420可以構(gòu)建地址映射表，地址映射表用于將從主機(jī)1430諸如移動(dòng)裝置或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的地址映射到物理地址上。存儲(chǔ)器件1410可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的垂直溝道晶體管。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，垂直溝道晶體管的溝道區(qū)域通過(guò)形成在有源圖案之間的旁路圖案電連接到導(dǎo)電類型與溝道區(qū)域相同的襯底。旁路圖案由可歐姆連接到溝道區(qū)域或襯底的導(dǎo)電材料形成。因而，可以在溝道區(qū)域中防止浮體現(xiàn)象。盡管這里已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但是將理解，本發(fā)明不應(yīng)局限于這些精確的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在其中進(jìn)行各種其他變化和修改而不背離本發(fā)明的范圍或思想。所有這樣的變化和修改旨在包括在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)要求于2010年10月8日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2010-0098120的優(yōu)
先權(quán)，其公開內(nèi)容通過(guò)引用全部合并于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體柱，從所述半導(dǎo)體襯底延伸，該半導(dǎo)體柱包括第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域， 所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間，所述第三區(qū)域位于所述第二區(qū)域與所述半導(dǎo)體襯底之間，直接相鄰的區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型；第一柵極圖案，設(shè)置在所述第二區(qū)域上，第一絕緣層在所述第一柵極圖案與所述第二區(qū)域之間；以及第二柵極圖案，設(shè)置在所述第三區(qū)域上，其中所述第二區(qū)域通過(guò)所述第二柵極圖案歐姆連接到所述襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，還包括電容器，電連接到所述第一區(qū)域；字線，電連接到所述第一柵極圖案；以及位線，電連接到所述第三區(qū)域，所述位線設(shè)置在所述字線與所述襯底之間，所述位線在第一方向上延伸，所述字線在基本垂直于所述第一方向的第二方向上延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域具有第一導(dǎo)電類型，所述第二區(qū)域和所述襯底具有不同于所述第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述第一柵極圖案和所述第二柵極圖案包括半導(dǎo)體材料和金屬中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，還包括設(shè)置在所述第二柵極圖案與所述第三區(qū)域之間的第二絕緣層。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，還包括第三柵極圖案，該第三柵極圖案設(shè)置在所述第三區(qū)域上背對(duì)所述第二柵極圖案，并設(shè)置得相對(duì)于所述半導(dǎo)體柱與所述第一柵極圖案基本共面，第三絕緣層在所述第三柵極圖案與所述第三區(qū)域之間。
7.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括半導(dǎo)體襯底；從所述半導(dǎo)體襯底延伸的半導(dǎo)體柱，該半導(dǎo)體柱包括第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域， 所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域與所述第三區(qū)域之間，所述第三區(qū)域位于所述第二區(qū)域與所述半導(dǎo)體襯底之間，直接相鄰的區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型；第一柵極圖案，設(shè)置在所述第二區(qū)域上，第一絕緣層在所述第一柵極圖案與所述第二區(qū)域之間；第二柵極圖案，設(shè)置在所述第三區(qū)域上，第二絕緣層在所述第二柵極圖案與所述第三區(qū)域之間，所述第二區(qū)域通過(guò)所述第二柵極圖案歐姆連接到所述襯底；第三柵極圖案，設(shè)置在所述第三區(qū)域上背對(duì)所述第二柵極圖案并設(shè)置得相對(duì)于所述半導(dǎo)體柱與所述第一柵極圖案基本共面，第三絕緣層在所述第三柵極圖案與所述第三區(qū)域之間；以及電連接到所述第一區(qū)域的電容器、電連接到所述第一柵極圖案的字線以及電連接到所述第三區(qū)域的位線。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域具有第一導(dǎo)電類型，所述第二區(qū)域和所述襯底具有不同于所述第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述第一柵極圖案和所述第二柵極圖案包括半導(dǎo)體材料和金屬中的至少一種。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述位線設(shè)置在所述字線與所述半導(dǎo)體襯底之間，所述位線在第一方向上延伸，所述字線在基本垂直于所述第一方向的第二方向上延伸。
11.一種形成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成具有基本相同構(gòu)造的第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和所述第二溝槽設(shè)置得彼此相鄰且在第一方向上延伸；在所述第一溝槽中形成第一柵極圖案且在所述第二溝槽中形成第二柵極圖案；在所述第一柵極圖案上且在所述第一溝槽中形成第三柵極圖案；形成在基本垂直于所述第一方向的第二方向上交叉所述第一溝槽的第三溝槽；在所述第三溝槽中形成位線；在所述第二柵極圖案上形成第四柵極圖案；在所述第四柵極圖案上且在所述第二溝槽中形成插塞絕緣圖案；以及在所述第三柵極圖案上形成字線。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在設(shè)置于所述第一溝槽和所述第二溝槽之間的半導(dǎo)體柱上形成存儲(chǔ)元件，所述半導(dǎo)體柱具有在所述第三柵極圖案與所述第四柵極圖案之間的有源區(qū)域。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在形成所述第一柵極圖案之前，在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成第一絕緣層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在形成所述第二柵極圖案之前，在所述第二溝槽的下側(cè)壁上形成第二絕緣層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成所述第三柵極圖案之前，在所述第二溝槽的上側(cè)壁上以及在所述第一柵極圖案的頂表面上形成第三絕緣層。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第四柵極圖案直接接觸所述半導(dǎo)體柱的所述有源區(qū)域。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述存儲(chǔ)元件包括電容器。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在形成所述位線之前，在所述第三溝槽中形成下絕緣圖案。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括在形成所述位線之前，在所述有源區(qū)域以下的所述半導(dǎo)體柱中進(jìn)行摻雜操作。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述摻雜操作使用具有與所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有垂直溝道晶體管的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體柱，從半導(dǎo)體襯底延伸，該半導(dǎo)體柱包括第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第二區(qū)域位于第一區(qū)域和第三區(qū)域之間，第三區(qū)域位于第二區(qū)域與半導(dǎo)體襯底之間，直接相鄰的區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型；第一柵極圖案，設(shè)置在第二區(qū)域上，第一絕緣層在第一柵極圖案與第二區(qū)域之間；以及第二柵極圖案，設(shè)置在第三區(qū)域上，其中第二區(qū)域通過(guò)第二柵極圖案歐姆連接到襯底。
文檔編號(hào)H01L27/108GK102446919SQ20111030224
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者洪亨善, 鄭鉉雨, 金大益, 黃有商 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社