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DE102007028602B4 - Field effect transistors including source / drain regions extending under pillars - Google Patents

Field effect transistors including source / drain regions extending under pillars Download PDF

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DE102007028602B4
DE102007028602B4 DE102007028602A DE102007028602A DE102007028602B4 DE 102007028602 B4 DE102007028602 B4 DE 102007028602B4 DE 102007028602 A DE102007028602 A DE 102007028602A DE 102007028602 A DE102007028602 A DE 102007028602A DE 102007028602 B4 DE102007028602 B4 DE 102007028602B4
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Jae-Man Yoon
Bong-Soo Kim
Hyeoung-Won Seo
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

Feldeffekttransistor aufweisend: ein Substrat (100); eine Säule (170), die sich von dem Substrat (100) weg erstreckt, wobei die Säule (170) eine an das Substrat (100) angrenzende Basis (152), ein von dem Substrat (100) beabstandetes oberes Ende (154) und eine Seitenwand (145), die sich zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) erstreckt, aufweist; ein isoliertes Gate (155, 160) auf der Seitenwand (145); eine erste Source/Drain-Region (175; 305) in dem Substrat (100) unter der Säule (170) und an das isolierte Gate (155, 160) angrenzend; und eine zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310), die im Vergleich zu der ersten Source/Drain-Region (175; 305) stark dotiert ist, in dem Substrat (100) unter der Säule (170) und beabstandet von dem isolierten Gate (155, 160).A field effect transistor comprising: a substrate (100); a column (170) extending away from the substrate (100), the column (170) having a base (152) adjacent the substrate (100), a top end (154) spaced from the substrate (100), and a side wall (145) extending between the base (152) and the top end (154); an insulated gate (155, 160) on the sidewall (145); a first source / drain region (175; 305) in the substrate (100) under the pillar (170) and adjacent to the insulated gate (155, 160); and a second source / drain region (180; 225; 280; 310) which is heavily doped compared to the first source / drain region (175; 305) in the substrate (100) under the pillar (170) and spaced from the insulated gate (155, 160).

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Diese Erfindung bezieht sich auf mikroelektronische Vorrichtungen und Herstellungsverfahren, und genauer auf -Feldeffektransistoren (FETs) einer integrierten Schaltung und Herstellungsverfahren dafür.This invention relates to microelectronic devices and manufacturing methods, and more particularly to field effect transistors (FETs) of an integrated circuit and manufacturing method thereof.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Feldeffekttransistoren (FETs) einer integrierten Schaltung, die oft als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MISFETs), Isolierschicht-Feldeffekttransistoren oder einfach als MOS/MIS-Vorrichtungen bezeichnet werden, sind weit verbreitet in integrierten Logik-, Speicher-, Prozessor- oder Analogschaltungen und/oder anderen integrierten Schaltungen für Endkunden, kommerziellen und/oder anderen Anwendungen. Da die Integrationsdichte der Feldeffekttransistoren einer integrierten Schaltung weiter ansteigt, dürfte die Größe der aktiven Region und die Kanallänge davon weiter abnehmen. Mit der Reduktion der Kanallänge des Transistors könnte der Einfluss der Source/Drain-Region auf das elektrische Feld oder Potential in der Kanalregion beträchtlich werden, was sogenannte ”Kurzkanaleffekte” zur Folge hat. Darüber hinaus kann mit der Verkleinerung der aktiven Bereiche die Kanalbreite abnehmen, was auch die Schwellenspannung der Vorrichtung erhöhen kann und/oder zu anderen sogenannten ”Effekten geringer Weite” (engl. „narrow width effect”) führen kann.Field effect transistors (FETs) of an integrated circuit, often referred to as metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), metal-insulator-semiconductor field effect transistors (MISFETs), insulated gate field effect transistors, or simply MOS / MIS devices, are widely used in integrated circuits Logic, memory, processor or analog circuits and / or other integrated circuits for consumer, commercial and / or other applications. As the integration density of the field effect transistors of an integrated circuit continues to increase, the size of the active region and the channel length thereof are expected to further decrease. With the reduction of the channel length of the transistor, the influence of the source / drain region on the electric field or potential in the channel region could become considerable, resulting in so-called "short channel effects". Moreover, as the active areas become smaller, the channel width may decrease, which may also increase the threshold voltage of the device and / or may lead to other so-called "narrow width effects".

Vertikale Säulentransistoren (engl. pillar transistors) wurden bei Versuchen, diese und/oder andere Effekte zu reduzieren, vorgeschlagen. In einem vertikalen Säulentransistor kann ein vertikaler Kanal in einer Säule vorgesehen sein, die sich von dem Substrat eines integrierten Schaltkreises erstreckt. Ein vertikaler Säulentransistor wird im US-Patent US 5480838 A mit dem Titel ”Method Of Manufacturing A Semiconductor Device Having Vertical Transistor With Tubular Double-Gate” von Mitsui beschrieben. 2 von Mitsui ist als 1 hierin nachgebildet. Wie in der Zusammenfassung von Mitsui dargelegt, ist ein Halbleiterbauelement offenbart, welches die Kontrolle seiner Schwellspannung erlaubt, ohne die Materialien seiner Gate-Elektroden ändern zu müssen, und welches eine hohe Integrationsdichte erlaubt. Das Halbleiterbauelement umfasst ein p-dotiertes monokristallines Siliziumsubstrat 1, welches einen zylindrischen Teil mit inneren und äußeren Oberflächen aufweist und sich in einer vertikalen Richtung erstreckt. Eine erste Gate-Elektrode 8 und eine zweite Gate-Elektrode 10 sind an der inneren Oberfläche bzw. der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teils 2 angeordnet. Eine Source/Drain-Region 5 ist am oberen Ende des zylindrischen Teils 2 ausgebildet, während eine Source/Drain-Region 3 auf der inneren Bodenfläche am unteren Teil des zylindrischen Teils 2 ausgebildet ist. Deshalb kann der zylindrische Teil 2 als eine Kanalregion eines MIS-Feldeffekttransistors benutzt werden. Die Schwellspannung des Transistors kann durch Anlegen separater Spannungen an die zwei Gate-Elektroden, an die erste und die zweite Elektrode, einfach kontrolliert werden.Vertical columnar transistors have been proposed in attempts to reduce these and / or other effects. In a vertical column transistor, a vertical channel may be provided in a column extending from the substrate of an integrated circuit. A vertical column transistor is disclosed in U.S. Patent US 5480838 A entitled "Method Of Manufacturing A Semiconductor Device Having Vertical Transistor With Tubular Double-Gate" by Mitsui. 2 by Mitsui is as 1 reproduced herein. As set forth in the Mitsui abstract, a semiconductor device is disclosed which allows control of its threshold voltage without having to change the materials of its gate electrodes and which allows a high integration density. The semiconductor device comprises a p-doped monocrystalline silicon substrate 1 which has a cylindrical part with inner and outer surfaces and extends in a vertical direction. A first gate electrode 8th and a second gate electrode 10 are on the inner surface and the outer surface of the cylindrical part 2 arranged. A source / drain region 5 is at the upper end of the cylindrical part 2 formed while a source / drain region 3 on the inner bottom surface at the lower part of the cylindrical part 2 is trained. Therefore, the cylindrical part 2 be used as a channel region of an MIS field effect transistor. The threshold voltage of the transistor can be easily controlled by applying separate voltages to the two gate electrodes, to the first and second electrodes.

Ein weiterer vertikaler Säulenfeldeffekttransistor ist im US-Patent US 6015725 A mit dem Titel ”Vertical Field Effect Transistor and Manufacturing Method Thereof” von Hirayama beschrieben. 2 von Hirayama ist als 2 hierin nachgebildet. Wie in der Zusammenfassung von Hirayama ausgeführt, werden ein vertikaler Feldeffekttransistor 1 und ein Herstellungsverfahren davon offenbart, bei dem eine vergrabene Schicht 3 eines Leitfähigkeitstyps, der dem eines Substrats 2 entgegengesetzt ist, bis zu einer vorgegebenen Tiefe in dem Substrat 2 durch Ionenimplantation ausgebildet ist. Das untere Ende der Aussparung 2a zur Bildung eines Vorsprungs 2b auf dem Substrat 2 liegt in einer entsprechenden vergrabenen Schicht 3. Die Breite der Aussparung 2a wird geringer festgelegt als die Breite der vergrabenen Schicht 3. Die Oberfläche des Vorsprungs 2b und das untere Ende der Aussparung 2a werden durch Störstellenregionen 4a, 4b; 5a, 5b ausgebildet, welche eine Source bzw. eine Drain bilden. Eine Kanallänge L der Kanalregion, welche auf der Seitenwand des Vorsprungs 2b ausgebildet ist, wird durch den Abstand zwischen der vergrabenen Schicht 3 und der Störstellenregion 5a, 5b auf der Oberfläche des Vorsprungs 2b definiert.Another vertical column field effect transistor is disclosed in the US patent US 6015725 A entitled "Vertical Field Effect Transistor and Manufacturing Method Thereof" by Hirayama. 2 Hirayama is as 2 reproduced herein. As stated in the abstract of Hirayama, become a vertical field effect transistor 1 and a manufacturing method thereof, wherein a buried layer 3 a conductivity type, that of a substrate 2 is opposite, to a predetermined depth in the substrate 2 is formed by ion implantation. The lower end of the recess 2a to form a projection 2 B on the substrate 2 lies in a corresponding buried layer 3 , The width of the recess 2a is set smaller than the width of the buried layer 3 , The surface of the projection 2 B and the lower end of the recess 2a become by impurity regions 4a . 4b ; 5a . 5b formed, which form a source or a drain. A channel length L of the channel region, which is on the side wall of the projection 2 B is formed by the distance between the buried layer 3 and the impurity region 5a . 5b on the surface of the projection 2 B Are defined.

Unglücklicherweise können die wie oben beschriebenen vertikalen Säulentransistoren auch einen Gate-induzierten Drain-Leckstrom aufweisen (GIDL, Gate-Induced Drain Leakage), welcher auch die Leistung des vertikalen Säulentransistors reduzieren kann.Unfortunately, the vertical column transistors described above may also have a gate-induced drain leakage current (GIDL), which may also reduce the power of the vertical column transistor.

Aus der Druckschrift US 2002/0175365 A1 ist ein vertikaler Feldeffekttransistor und ein Verfahren zur Herstellung desselben bekannt, bei dem eine vergrabene Schicht mit einem Leitfähigkeitstyp, der dem des Substrates entgegengesetzt ist, bis zu einer vorbestimmten Tiefe in dem Substrat durch Ionenimplantation ausgebildet wird. Der Boden einer Aussparung zum Bilden eines Vorsprungs auf dem Substrat ist innerhalb der entsprechenden vergrabenen Schicht angeordnet. Die Breite der Aussparung ist geringer als die Breite der vergrabenen Schicht. Störstellenbereiche, die einen Source- und einen Drain-Bereich bilden, werden in der Oberfläche des Vorsprungs und in der Bodenfläche der Aussparung gebildet. Eine Kanallänge des an den Seitenwänden des Vorsprungs ausgebildeten Kanalbereichs ist definiert durch den Abstand zwischen der vergrabenen Schicht und den Störstellenbereichen an der Oberfläche des Vorsprungs.From the publication US 2002/0175365 A1 For example, a vertical field effect transistor and a method of manufacturing the same is known in which a buried layer having a conductivity type opposite to that of the substrate is formed to a predetermined depth in the substrate by ion implantation. The bottom of a recess for forming a projection on the substrate is disposed inside the corresponding buried layer. The width of the recess is less than the width of the buried layer. Impurity regions forming a source and a drain region are formed in the surface of the protrusion and in the bottom surface of the recess. A channel length of the channel region formed on the side walls of the protrusion is defined by the distance between the buried layer and the impurity regions at the surface of the protrusion.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Feldeffekttransistoren gemäß der vorliegenden Erfindung weisen ein Substrat und eine Säule auf, die sich von dem Substrat weg erstreckt. Die Säule weist angrenzend an das Substrat eine Basis, ein von dem Substrat beabstandetes oberes Ende und eine Seitenwand auf, die sich zwischen der Basis und dem oberen Ende erstreckt. Ein isoliertes Gate ist auf der Seitenwand vorgesehen. Eine erste Source/Drain-Region ist in dem Substrat unterhalb der Säule und angrenzend an das isolierte Gate vorgesehen. Eine zweite Source/Drain-Region, die verglichen mit der ersten Source/Drain-Region stark dotiert ist, ist in dem Substrat unter der Säule und beabstandet von dem isolierten Gate vorgesehen.Field effect transistors according to the present invention comprise a substrate and a pillar extending away from the substrate. The pillar has a base adjacent the substrate, an upper end spaced from the substrate, and a sidewall extending between the base and the upper end. An insulated gate is provided on the sidewall. A first source / drain region is provided in the substrate below the pillar and adjacent to the insulated gate. A second source / drain region, which is heavily doped compared to the first source / drain region, is provided in the substrate under the pillar and spaced from the insulated gate.

Bei einigen Ausführungsformen ist die Säule eine I-förmige Säule, die in einem Zwischenteil zwischen der Basis und dem oberen Ende verglichen mit dem an die Basis und das obere Ende angrenzenden Bereich schmaler ist, so dass die Seitenwand einen ausgesparten Zwischenteil zwischen der Basis und dem oberen Ende aufweist. Das isolierte Gate kann eine isolierende Schicht, die sich auf dem ausgesparten Teil erstreckt, sowie eine Gate-Elektrode auf der isolierenden Schicht, beabstandet von der Seitenwand aufweisen. Eine Grabenisolationsregion kann außerdem in dem Substrat außerhalb der Säule vorgesehen sein, wobei sich die erste und die zweite Source/Drain-Region in dem Substrat angrenzend an den Grabenisolationsbereich erstrecken.In some embodiments, the column is an I-shaped column that is narrower in an intermediate portion between the base and top compared to the portion adjacent the base and top, such that the side wall has a recessed intermediate portion between the base and the top having the upper end. The insulated gate may include an insulating layer extending on the recessed portion and a gate electrode on the insulating layer spaced from the sidewall. A trench isolation region may also be provided in the substrate outside the pillar, with the first and second source / drain regions extending in the substrate adjacent the trench isolation region.

Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich die zweite Source/Drain-Region weiter zu einer Mittelachse der Säule als die erste Source/Drain-Region. In anderen Ausführungsformen erstreckt sich die erste Source/Drain-Region weiter zu der Mittelachse der Säule als die zweite Source/Drain-Region. In weiteren Ausführungsformen ist außerdem eine dritte Source/Drain-Region vorgesehen in dem Substrat unter der Säule und beabstandet von der ersten Source/Drain-Region. Die dritte Source/Drain-Region ist verglichen mit der zweiten Source/Drain-Region schwach dotiert. Bei diesen Ausführungsformen kann sich die zweite Source/Drain-Region weiter zu der Mittelachse der Säule erstrecken als die erste und die dritte Source/Drain-Region.In some embodiments, the second source / drain region extends farther to a center axis of the pillar than the first source / drain region. In other embodiments, the first source / drain region extends farther to the central axis of the pillar than the second source / drain region. In further embodiments, a third source / drain region is also provided in the substrate under the pillar and spaced from the first source / drain region. The third source / drain region is lightly doped compared to the second source / drain region. In these embodiments, the second source / drain region may extend farther to the central axis of the pillar than the first and third source / drain regions.

Darüber hinaus können sich in einigen Ausführungsformen die erste und die zweite Source/Drain-Region unter dem ausgesparten Teil erstrecken. In anderen Ausführungsformen kann sich die erste Source/Drain-Region bis unter den ausgesparten Teil erstrecken und kann sich die zweite Source/Drain-Region nur teilweise unter dem ausgesparten Teil erstrecken. In noch anderen Ausführungsformen, in denen die erste, die zweite und die dritte Source/Drain-Region vorgesehen sind, kann sich die zweite Source/Drain-Region unter dem ausgesparten Teil erstrecken, und können sich die erste und die dritte Source/Drain-Region nur teilweise unter den ausgesparten Teil erstrecken.Moreover, in some embodiments, the first and second source / drain regions may extend below the recessed portion. In other embodiments, the first source / drain region may extend below the recessed portion and the second source / drain region may extend only partially below the recessed portion. In still other embodiments wherein the first, second, and third source / drain regions are provided, the second source / drain region may extend below the recessed part, and the first and third source / drain regions may extend. Region only partially extend under the recessed part.

In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann ein Seitenwandabstandshalter auf der Gate-Elektrode beabstandet von der isolierenden Schicht vorgesehen sein. Darüber hinaus kann sich die Grabenisolationsregion in dem Substrat von außerhalb der Säule zu dem Seitenwandabstandshalter erstrecken. Schließlich kann in jeder der obigen Ausführungsformen eine vierte Source/Drain-Region in der Säule angrenzend an das obere Ende vorgesehen sein.In each of the embodiments described above, a sidewall spacer may be provided on the gate electrode spaced from the insulating layer. In addition, the trench isolation region in the substrate may extend from outside the pillar to the sidewall spacer. Finally, in each of the above embodiments, a fourth source / drain region may be provided in the column adjacent the top.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Feldeffekttransistoren vorsehen, die eine I-förmige Säule vorsehen, aber müssen nicht die erste und die zweite Source/Drain-Region in dem Substrat unter der Säule aufweisen. Insbesondere können Feldeffekttransistoren gemäß diesen Ausführungsformen ein Substrat und eine I-förmige Säule enthalten, die sich von dem Substrat weg erstreckt. Die I-förmige Säule weist eine Basis angrenzend an das Substrat, ein oberes Ende beabstandet von dem Substrat und einen Zwischenteil zwischen der Basis und dem oberen Ende auf, der schmaler ist als die Basis und das obere Ende. Ein isoliertes Gate ist auf dem Zwischenteil vorgesehen. Eine Source/Drain-Region ist in dem Substrat angrenzend an die Basis vorgesehen.Other embodiments of the present invention may provide field effect transistors that provide an I-shaped pillar, but need not have the first and second source / drain regions in the substrate under the pillar. In particular, field effect transistors according to these embodiments may include a substrate and an I-shaped pillar extending away from the substrate. The I-shaped pillar has a base adjacent the substrate, an upper end spaced from the substrate, and an intermediate portion between the base and the upper end which is narrower than the base and the upper end. An insulated gate is provided on the intermediate part. A source / drain region is provided in the substrate adjacent the base.

In jeder dieser Ausführungsformen kann das isolierte Gate eine isolierende Schicht und eine Gateelektrode auf der isolierenden Schicht aufweisen, und/oder ein Grabenisolationsbereich kann in dem Substrat vorgesehen sein, wie schon beschrieben wurde. Darüber hinaus kann bei jeder dieser Ausführungsformen die Source/Drain-Region eine erste Source/Drain-Region, eine zweite Source/Drain-Region und/oder eine dritte Source/Drain-Region aufweisen, wie bereits beschrieben wurde. Ein Seitenwandabstandshalter und/oder eine vierte Source/Drain-Region kann außerdem vorgesehen sein, wie oben beschrieben wurde.In any of these embodiments, the insulated gate may include an insulating layer and a gate electrode on the insulating layer, and / or a trench isolation region may be provided in the substrate, as already described. Moreover, in any of these embodiments, the source / drain region may include a first source / drain region, a second source / drain region, and / or a third source / drain region, as previously described. A sidewall spacer and / or a fourth source / drain region may also be provided, as described above.

Feldeffekttransistoren können hergestellt werden gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Ätzen einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Säulen in einem Substrate einer integrierten Schaltung. Die Säulen weisen eine Basis angrenzend an das Substrat, ein von dem Substrat beabstandetes oberes Ende sowie einen Zwischenteil zwischen der Basis und dem oberen Ende auf, der schmaler als die Basis und das obere Ende ist. Isolierte Gates werden auf den Zwischenteilen gebildet. Ionen werden in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen implantiert um Source/Drain-Regionen zu bilden. Tempern kann dann durchgeführt werden zum Diffundieren von zumindest einigen der implantierten Ionen unter die Säulen. Einige der Ionen können sich bereits vor dem Tempern unter den Säulen befinden.Field effect transistors may be fabricated according to various embodiments of the present invention by etching a plurality of spaced apart columns in an integrated circuit substrate. The pillars have a base adjacent the substrate, an upper end spaced from the substrate, and an intermediate portion between the base and the upper end which is narrower than the base and the upper end. Isolated gates will be on the Intermediate parts formed. Ions are implanted in the substrate between the spaced apart columns to form source / drain regions. Annealing may then be performed to diffuse at least some of the implanted ions under the columns. Some of the ions may already be under the columns prior to annealing.

In einigen Ausführungsformen sind die Source/Drain-Regionen erste Source/Drain-Regionen und die Verfahren können weiter das Ätzen des Substrats zwischen den voneinander beabstandeten Säulen zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben sowie das Implantieren von Ionen in die Gräben zum Bilden von zweiten Source/Drain-Regionen, die stärker dotiert sind als die ersten Source/Drain-Regionen, in dem Substrat, unter den ersten Source/Drain-Regionen aufweisen. In einigen Ausführungsformen werden die Ionen in die Gräben unter einem schrägen Winkel relativ zu dem Substrat implantiert.In some embodiments, the source / drain regions are first source / drain regions, and the methods may further include etching the substrate between the spaced apart columns to form a plurality of spaced apart trenches, and implanting ions into the trenches to form second ones Source / drain regions that are more heavily doped than the first source / drain regions in the substrate, among the first source / drain regions. In some embodiments, the ions are implanted into the trenches at an oblique angle relative to the substrate.

In anderen Ausführungsformen werden Ionen in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen implantiert zum Bilden von Source/Drain-Regionen durch Durchführen einer ersten Ionenimplantation zum Implantieren von Ionen in das Substrat zwischen den voneinander beabstandeten Säulen zum Bilden von ersten Source/Drain-Regionen und durch Durchführen einer zweiten Ionenimplantation mit höherer Energie als die der ersten Ionenimplantation zum Implantieren von Ionen in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen und unter die ersten Source/Drain-Regionen zum Bilden von zweiten Source/Drain-Regionen. Die Reihenfolge dieser Ionenimplantationen kann auch umgekehrt sein. Darüber hinaus kann nach dem Durchführen dieser Ionenimplantationen das Substrat zwischen den voneinander beabstandeten Säulen geätzt werden zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben.In other embodiments, ions are implanted into the substrate between the spaced apart columns to form source / drain regions by performing a first ion implantation for implanting ions into the substrate between the spaced apart columns to form first source / drain regions Performing a second ion implantation at higher energy than that of the first ion implantation to implant ions into the substrate between the spaced apart pillars and below the first source / drain regions to form second source / drain regions. The order of these ion implantations may also be reversed. Moreover, after performing these ion implantations, the substrate may be etched between the spaced apart pillars to form a plurality of spaced apart trenches.

In wiederum anderen Ausführungsformen werden Abstandshalter (engl. spacer) auf den isolierten Gates beabstandet von den Säulen gebildet, zwischen dem Implantieren von Ionen in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen zum Bilden von ersten Source/Drain-Regionen und dem Ätzen des Substrates zwischen den voneinander beabstandeten Säulen zum Bilden der voneinander beabstandeten Gräben.In yet other embodiments, spacers are formed on the insulated gates spaced from the pillars, between implanting ions into the substrate between the spaced apart pillars to form first source / drain regions, and etching the substrate between them spaced apart pillars for forming the spaced apart trenches.

In wiederum anderen Ausführungsformen wird Implantieren von Ionen in das Substrat zum Bilden von Source/Drain-Regionen durchgeführt durch Durchführen einer ersten Ionenimplantation zum Implantieren erster Ionen in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen und durch Durchführen einer zweiten Ionenimplantation mit höherer Energie und höherer Dichte als die erste Ionenimplantation zum Implantieren zweiter Ionen in das Substrat zwischen die voneinander beabstandeten Säulen, wobei die zweiten Ionen eine kürzere Difussionslänge besitzen als die ersten Ionen.In yet other embodiments, implanting ions into the substrate to form source / drain regions is performed by performing a first ion implantation to implant first ions into the substrate between the spaced apart columns and by performing a second ion implantation with higher energy and higher density than the first ion implantation for implanting second ions into the substrate between the spaced apart columns, the second ions having a shorter diffusion length than the first ions.

Tempern wird dann durchgeführt zum Bilden von zweiten Source/Drain-Regionen in dem Substrat unter den Säulen und davon beabstandet, ersten Source/Drain-Regionen, die verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen leicht dotiert sind, zwischen den zweiten Source/Drain-Regionen und den Säulen, sowie dritten Source/Drain-Regionen, die verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen leicht dotiert sind, unter den Säulen und beabstandet von den ersten Source/Drain-Regionen. Das Substrat kann dann geätzt werden zwischen den voneinander beabstandeten Säulen zum Bilden von voneinander beabstandeten Gräben. Eine isolierende Schicht kann in dem voneinander beabstandeten Gräben gebildet werden.Annealing is then performed to form second source / drain regions in the substrate under the pillars and spaced therefrom, first source / drain regions that are lightly doped compared to the second source / drain regions, between the second source / drain Regions and the pillars, as well as third source / drain regions, which are lightly doped compared to the second source / drain regions, under the pillars and spaced from the first source / drain regions. The substrate may then be etched between the spaced apart pillars to form spaced apart trenches. An insulating layer may be formed in the spaced apart trenches.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein Nachdruck der 2 des US-Patents 5,480,838 . 1 is a reprint of 2 of U.S. Patent 5,480,838 ,

2 ist ein Nachdruck der 2 vom US-Patent 6,015,725 . 2 is a reprint of 2 from U.S. Patent 6,015,725 ,

3A3J sind Schnittzeichnungen der Feldeffekttransistoren gemäß ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Herstellungszwischenschritten gemäß ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 3A - 3J 10 are sectional drawings of the field effect transistors according to first embodiments of the present invention at intermediate manufacturing steps according to first embodiments of the present invention.

4A4B sind Schnittzeichnungen von Feldeffekttransistoren gemäß zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Herstellungszwischenschritten gemäß zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 4A - 4B 10 are sectional drawings of field effect transistors according to second embodiments of the present invention at manufacturing intermediate steps according to second embodiments of the present invention.

5A5B sind Schnittzeichnungen von Feldeffekttransistoren gemäß dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Herstellungszwischenschritten gemäß dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 5A - 5B 10 are sectional drawings of field effect transistors according to third embodiments of the present invention at intermediate manufacturing steps according to third embodiments of the present invention.

6A6B sind Schnittzeichnungen von Feldeffekttransistoren gemäß vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Herstellungszwischenschritten gemäß vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 6A - 6B 10 are sectional drawings of field effect transistors according to fourth embodiments of the present invention at intermediate manufacturing steps according to fourth embodiments of the present invention.

7 illustriert graphisch die Gate-Spannung aufgetragen gegenüber dem Leckstrom für vertikale Feldeffekttransistoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 7 Graphically illustrates the gate voltage versus the leakage current for vertical field effect transistors according to embodiments of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION

Die Erfindung wird nachstehend vollständiger beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht so ausgelegt werden, als sei sie auf die beispielhafte Ausführungsformen beschränkt, welche hierin dargelegt sind. Vielmehr werden die offenbarten Ausführungsformen bereitgestellt, um die Offenbarung vollständig und komplett zu machen, und werden den Umfang der Erfindung den Fachleuten vollkommen vermitteln. In den Zeichnungen können die Größe und die relativen Größen der Schichten und Regionen aus Klarheitsgründen übertrieben sein. Darüber hinaus beinhaltet jede Ausführungsform, die hierin beschrieben und illustriert ist, ebenfalls ihre Ausführungsform mit einem komplementären Leitfähigkeitstyp. Gleiche Nummern beziehen sich durchwegs auf gleiche Elemente.The invention will be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. However, the invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, the disclosed embodiments are provided to make the disclosure complete and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the size and relative sizes of the layers and regions may be exaggerated for clarity. Moreover, each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary conductivity type embodiment. Same numbers refer to the same elements throughout.

Es soll verstanden werden, dass, wenn ein Element oder eine Schicht bezeichnet wird als ”auf”, ”verbunden mit” und/oder ”gekoppelt an” ein anderes Element oder Schicht, dann kann sie direkt auf, verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element oder Schicht sein oder aber es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn ein Element jedoch bezeichnet wird als ”direkt auf”, ”direkt verbunden mit” und/oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder Schicht, dann sind keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden. Wie hierin benutzt kann der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der verknüpften, aufgelisteten Elemente beinhalten.It should be understood that when an element or layer is referred to as being "on," "connected to," and / or "coupled to" another element or layer, then it may be directly connected, coupled, or coupled to the other element or layer, or intervening elements or layers may be present. However, if an element is referred to as being "directly on," "directly connected to," and / or "directly coupled to" another element or layer, then there are no intervening elements or layers. As used herein, the term "and / or" may include any or all combinations of one or more of the associated listed items.

Es soll verstanden werden, dass, obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, etc. hierin benutzt werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu bezeichnen, diese Elemente, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke limitiert sein sollen. Diese Ausdrücke können benutzt werden, um ein Element, eine Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt von einer anderen Region, Schicht und/oder Abschnitt zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein erstes Element, Komponente, Region, Schicht und/oder Abschnitt, welche unten diskutiert werden als ein zweites Element, Komponente, Region, Schicht und/oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne die Lehre der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It should be understood that although the terms first, second, third, etc. may be used herein to refer to various elements, components, regions, layers and / or sections, these elements, regions, layers and / or sections are not should be limited by these expressions. These terms can be used to distinguish one element, component, region, layer, or section from another region, layer, and / or section. For example, a first element, component, region, layer, and / or section, discussed below, could be termed a second element, component, region, layer, and / or section, without departing from the teachings of the present invention.

Räumlich relative Ausdrücke wie z. B. „unter”, „unteres” (bzw. „untere oder „unterer), „über”, „oberes” (bzw. „obere” oder „oberer”) und desgleichen können hierin zur Erleichterung der Darstellung benutzt werden, um ein Element und/oder die Beziehung eines Merkmals zu einem anderen Element (anderen Elementen) und/oder Merkmal (Merkmalen) zu beschreiben, wie in den Figuren illustriert. Es soll verstanden werden, dass die räumlich relativen Ausdrücke dazu gedacht sind, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung bei Benutzung oder im Betrieb zusätzlich zu den Ausrichtungen, welche in den Figuren beschrieben sind, zu umfassen. Wenn z. B. die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter” anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben worden sind, dann „über” den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert sein. Deshalb kann der beispielhafte Ausdruck „unter” sowohl eine Orientierung über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders orientiert sein (um 90° gedreht oder in anderen Orientierungen) und die räumlich relativen Beschreibungen, die hier benutzt werden, können entsprechend interpretiert werden.Spatially relative expressions such as "Lower," "lower," "above," "upper," and the like, may be used herein to facilitate illustration To describe element and / or the relationship of a feature to another element (s) and / or feature (s), as illustrated in the figures. It should be understood that the spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientations described in the figures. If z. For example, when the device in the figures is turned over, elements described as "below" other elements or features would then be oriented "above" the other elements or features. Therefore, the exemplary term "under" may include both an orientation above and below. The device may also be oriented differently (rotated 90 ° or in other orientations) and the spatially relative descriptions used herein interpreted accordingly.

Wie hierin benutzt, ist eine zweite Region unter einer ersten Region, wenn sie außerhalb der ersten Region ist, aber sich innerhalb einer Projektion der ersten Region erstreckt. Umgekehrt ausgedrückt ist eine zweite Region nicht unter einer ersten Region, wenn sie gänzlich außerhalb einer Projektion der ersten Region liegt. Deshalb ist z. B. eine Source/Drain-Region in dem Substrat unter einer Säule, die sich vom Substrat weg erstreckt, wenn die Source/Drain-Region sich innerhalb einer Projektion der Säule in das Substrat erstreckt. Die Source/Drain-Region kann vollständig innerhalb der Projektion der Säule enthalten sein, kann sich aber auch außerhalb der Projektion erstrecken und kann sich auch in die Säule selbst erstrecken. Umgekehrt ausgedrückt, eine Source/Drain-Region wird nicht als unter einer Säule angesehen, wenn sie vollständig transversal von der Projektion der Säule in das Substrat versetzt ist. Darüber hinaus zeigt der Ausdruck „unter” eine Beziehung einer Schicht oder Region mit einer anderen Schicht oder Region relativ zu dem Substrat an, wie in den Figuren illustriert.As used herein, a second region is below a first region when it is outside the first region but extends within a projection of the first region. Conversely, a second region is not below a first region if it is entirely outside a projection of the first region. Therefore, z. For example, a source / drain region in the substrate under a pillar extending away from the substrate when the source / drain region extends within a projection of the pillar into the substrate. The source / drain region may be contained entirely within the projection of the column, but may also extend outside the projection and may also extend into the column itself. Conversely, a source / drain region is not considered to be under a column if it is completely transversely offset from the projection of the column into the substrate. Moreover, the term "below" indicates a relationship of one layer or region to another layer or region relative to the substrate as illustrated in the figures.

Die hierin benutzte Terminologie ist nur zu dem Zwecke, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin benutzt, sind die einzelnen Ausdrücke „ein” (bzw. „eine”) und „der” (bzw. „die” oder „das”) so gedacht, dass sie auch die Pluralformen beinhalten, außer wenn der Kontext klar etwas anderes angibt. Es soll ferner verstanden werden, dass die Ausdrücke „umfasst”, „umfassend”, „schließt ein” oder „einschließend”, wenn sie in dieser Spezifikation benutzt werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Präsenz oder das Hinzufügen eines oder mehrerer Merkmale, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the individual terms "a" and "the" are meant to include plurals, unless the context clearly dictates otherwise indicates. It should also be understood that the terms "comprising," "comprising," "includes," or "including," when used in this specification, includes the presence of indicated features, integers, steps, operations, elements, and / or components, but does not preclude the presence or addition of one or more features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof.

Beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung werden hierin beschrieben mit Bezug auf Schnittzeichnungen, die schematische Illustrationen von idealisierten Ausführungsformen (und Zwischenstrukturen) der Erfindung sind. Als solche können Variationen von den Formen der Illustrationen als Ergebnis z. B. von Herstellungstechniken und/oder Toleranzen erwartet werden. Deshalb sind die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nicht dahin auszulegen, dass sie limitiert auf bestimmte Formen von hierin illustrierten Regionen sind, außer wenn es hierin ausdrücklich so definiert ist, sondern sie sollen Abweichungen von Formen, die z. B. von der Herstellung resultieren, beinhalten. Zum Beispiel wird eine implantierte Region, welche als ein Rechteck dargestellt ist, typischerweise eher abgerundete oder gekrümmte Merkmale haben und/oder einen Gradienten der Implantationskonzentration an seinen Ecken aufweisen, als dass sie einen binären Wechsel von implantierter zur nicht implantierter Region aufweisen wird. Gleichermaßen kann eine vergrabene Region, welche durch Implantationen gebildet wurde, in einer Implantation in der Region zwischen der vergrabenen Region und der Oberfläche resultieren, durch welche die Implantation stattfand. Deshalb sind die Regionen, welche in den Figuren illustriert sind, ihrer Natur nach schematisch und ihre Formen sind nicht dazu gedacht die tatsächliche Form einer Region oder einer Vorrichtung zu beschreiben und sind nicht dazu gedacht den Bereich der Erfindung zu limitieren, außer es ist hierin ausdrücklich so definiert. Exemplary embodiments of this invention are described herein with reference to sectional drawings which are schematic illustrations of idealized embodiments (and intermediate structures) of the invention. As such, variations of the forms of illustrations as a result of e.g. B. of manufacturing techniques and / or tolerances can be expected. Therefore, the disclosed example embodiments of the invention should not be construed as limited to particular forms of regions illustrated herein unless expressly so defined herein, but are intended to include deviations from shapes that are described, for example, in the art. B. resulting from the production include. For example, an implanted region, shown as a rectangle, will typically have more rounded or curved features and / or have a gradient of implant concentration at its corners than will have a binary change from implanted to unimplanted region. Similarly, a buried region formed by implantation may result in implantation in the region between the buried region and the surface through which the implantation occurred. Therefore, the regions illustrated in the figures are schematic in nature and their shapes are not intended to describe the actual shape of a region or device and are not intended to limit the scope of the invention except as expressly stated herein so defined.

Außer es ist anders definiert, haben alle Ausdrücke (inklusive technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), welche hierin benutzt werden, dieselbe Bedeutung wie sie von einem Fachmann verstanden werden, der in dem Fachgebiet der Erfindung tätig ist. Es soll weiter verstanden werden, dass solche Ausdrücke, wie sie in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern verwendet werden, so interpretiert werden sollen, als hätten sie eine Bedeutung, die konsistent mit der Bedeutung in dem Kontext der relevanten Technik ist und der vorliegenden Offenbarung und sie sollten nicht in einem idealisierten oder überformalen Sinn interpretiert werden, außer es ist hierin ausdrücklich so definiert.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. It should be further understood that such terms as used in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and the present disclosure and they should not are interpreted in an idealized or oversimplified sense unless expressly so defined herein.

3A3J sind Schnittzeichnungen von Herstellungsverfahren von Feldeffekttransistoren gemäß ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und so hergestellten Feldeffekttransistoren. Bezug nehmend auf 3A, kann eine Pufferoxidschicht 105 auf einem Substrat 100 ausgebildet werden mit Hilfe chemischer Gasphasenabscheidung, thermischer Oxidation und/oder anderen herkömmlichen Prozessen. Das Substrat 100 kann ein einzelnes Element beinhalten und/oder ein zusammengesetztes Halbleitervolumensubstrat oder kann ein einzelnes Element und/oder eine zusammengesetzte Halbleiterschicht auf einem anderen Substrat beinhalten, was normalerweise als Halbleiter-auf-Isolator-(Semiconductor-On-Insulator, SOI)Technologie bezeichnet wird, und/oder andere Substrate, die normalerweise in der mikroelektronischen Bauelementherstellung benutzt werden. 3A - 3J 10 are sectional drawings of manufacturing methods of field effect transistors according to first embodiments of the present invention and field effect transistors thus produced. Referring to 3A , may be a buffer oxide layer 105 on a substrate 100 be formed by means of chemical vapor deposition, thermal oxidation and / or other conventional processes. The substrate 100 may include a single element and / or a composite semiconductor volume substrate, or may include a single element and / or a composite semiconductor layer on another substrate, which is commonly referred to as semiconductor-on-insulator (SOI) technology, and / or other substrates normally used in microelectronic device fabrication.

Immer noch Bezug nehmend auf 3A, kann eine Maskenschicht 110, welche oft als ”harte Maske” bezeichnet wird, auf einer Pufferoxidschicht 105 ausgebildet werden mit Hilfe chemischer Gasphasenabscheidung und/oder anderen konventionellen Techniken. Das Maskenschichtmaterial 110 kann eine andere Ätzrate als die Pufferoxidschicht 105 haben. Ein Fotolackmuster 115 wird auf der Maskenschicht 110 durch einen herkömmlichen Fotoabbildungsprozess ausgebildet.Still referring to 3A , can be a mask layer 110 which is often referred to as a "hard mask" on a buffer oxide layer 105 be formed by means of chemical vapor deposition and / or other conventional techniques. The masking layer material 110 may be a different etch rate than the buffer oxide layer 105 to have. A photoresist pattern 115 gets on the mask layer 110 formed by a conventional photo-imaging process.

Bezug nehmend auf 3B werden erste Gräben 130 durch Ätzen in die Maskenschicht 110 und die Pufferschicht 105 ausgebildet, um eine gemusterte Maskenschicht und eine gemusterte Pufferschicht 120 wie gezeigt zu bilden. Wie ebenfalls gezeigt ist, kann sich das Ätzen der ersten Gräben 130 teilweise in das Substrat 100 fortsetzen. Der Fotolack 115 kann dann entfernt werden. Andere herkömmliche Ätztechniken können benutzt werden.Referring to 3B become first trenches 130 by etching into the mask layer 110 and the buffer layer 105 formed to a patterned mask layer and a patterned buffer layer 120 to form as shown. As also shown, etching of the first trenches may occur 130 partly in the substrate 100 continue. The photoresist 115 can then be removed. Other conventional etching techniques may be used.

Bezug nehmend auf 3C, wird eine Schutzschicht 135 auf den Wänden des ersten Grabens 130 ausgebildet, z. B. mit Hilfe eines konventionellen chemischen Gasphasenabscheidungs- und Rückätzprozesses. Die Schutzschicht kann ein Oxid und/oder Nitrid enthalten. Die Schutzschicht 135 kann bei der Ausbildung einer I-förmigen Säule hilfreich sein, wie nachfolgend beschrieben wird. Jedoch braucht die Schutzschicht 135 in anderen Ausführungsformen nicht benutzt zu werden.Referring to 3C , becomes a protective layer 135 on the walls of the first ditch 130 trained, z. By means of a conventional chemical vapor deposition and etchback process. The protective layer may contain an oxide and / or nitride. The protective layer 135 may be helpful in forming an I-pillar, as described below. However, the protective layer needs 135 not to be used in other embodiments.

Bezug nehmend auf 3D, wird das Substrat 100 mit Hilfe der Schutzschicht 135 als eine Ätzmaske geätzt, um zweite Gräben 140 auszubilden, die eine Vielzahl voneinander beabstandeter Säulenstrukturen 148 definieren. Andere Ätztechniken können verwendet werden.Referring to 3D , becomes the substrate 100 with the help of the protective layer 135 etched as an etch mask, around second trenches 140 form a plurality of spaced pillar structures 148 define. Other etching techniques may be used.

Bezug nehmend auf 3E, kann eine Kombination von Trockenätzen und Nassätzen (und/oder anderen herkömmlichen Techniken) durchgeführt werden, um einen Zwischenteil der Seitenwände der Säulenstrukturen 148 derart wegzunehmen, dass dadurch ein ausgesparter Teil 145 der Seitenwände gebildet wird. Dementsprechend wird eine I-förmige Säulenstruktur 153 gebildet mit einer Basis 152, welche an das Substrat 100 angrenzt, einem vom Substrat 100 beabstandeten oberen Ende 154 und einem Zwischenteil 150 zwischen der Basis 152 und dem oberen Ende 154, welcher schmaler als die Basis 152 und das obere Ende 154 ist. Der Zwischenteil 150 beinhaltet eine ausgesparte Seitenwand 145. Der Zwischenteil 150 kann ein Kanalgebiet definieren, wie unten im Detail beschrieben wird. Somit wird eine I-förmige Säulenstruktur 153 gebildet. Andere Techniken zur Bildung einer I-förmigen Säule können auch benutzt werden.Referring to 3E , a combination of dry etching and wet etching (and / or other conventional techniques) may be performed to form an intermediate portion of the sidewalls of the pillar structures 148 so take away, that thereby a recessed part 145 the side walls is formed. Accordingly, an I-shaped pillar structure 153 formed with a base 152 which are attached to the substrate 100 adjacent, one from the substrate 100 spaced upper end 154 and an intermediate part 150 between the base 152 and the upper end 154 which is narrower than the base 152 and the top end 154 is. The intermediate part 150 includes a recessed side wall 145 , The intermediate part 150 may define a channel region, as described in detail below. Thus, an I-shaped pillar structure 153 educated. Other techniques for forming an I-shaped column can also be used.

Bezug nehmend auf 3F, wird eine Gateisolationsschicht 155 auf der ausgesparten Seitenwand 145 mit Hilfe z. B. chemischer Gasphasenabscheidung und Rückätzen gebildet. Die Gate-Isolationsschicht 155 kann herkömmliche Gatedielektrika, wie z. B. Siliziumdioxid und/oder Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante, wie z. B. Hf2O3, Al2O3 und/oder andere Materialien beinhalten. Andere Techniken, wie z. B. thermische Oxidation, können auch benutzt werden.Referring to 3F , becomes a gate insulation layer 155 on the recessed side wall 145 with the help of z. As chemical vapor deposition and etchback formed. The gate insulation layer 155 can conventional gate dielectrics, such as. For example, silica and / or high dielectric constant materials such. As Hf 2 O 3 , Al 2 O 3 and / or other materials include. Other techniques, such. As thermal oxidation, can also be used.

Bezug nehmend auf 3G, wird eine Gate-Elektrode 160 auf der Gate-Isolationsschicht 155 z. B. durch chemische Gasphasenabscheidung und Rückätzen und/oder mit Hilfe anderer Techniken gebildet. Die Gate-Elektrode 160 kann Polysilizium, Metall und/oder andere herkömmliche Materialien, welche für Gate-Elektroden verwendet werden, beinhalten. Somit bilden die Gate-Isolationsschicht 155 und die Gate-Elektrode 160 ein isoliertes Gate auf der ausgesparten Seitenwand 145. Die Säulen mit den isolierten Gates auf den ausgesparten Seitenwänden davon werden mit der Bezugszahl 170 gekennzeichnet.Referring to 3G , becomes a gate electrode 160 on the gate insulation layer 155 z. B. formed by chemical vapor deposition and etch back and / or by other techniques. The gate electrode 160 may include polysilicon, metal and / or other conventional materials used for gate electrodes. Thus, the gate insulation layer form 155 and the gate electrode 160 an insulated gate on the recessed side wall 145 , The pillars with the isolated gates on the recessed sidewalls thereof are indicated by the reference numeral 170 characterized.

Immer noch Bezug nehmend auf 3G, wird eine erste Source/Drain-Region 175 durch Implantation von Ionen zwischen den Säulen 170, wie durch die Pfeile 172 gezeigt, ausgebildet. In manchen Ausführungsformen werden N-Typ-Ionen implantiert, um schwach dotierte, erste (N–) Source/Drain-Regionen 175 mit Hilfe orthogonaler Ionenimplantation auszubilden. In anderen Ausführungsformen kann schräge Implantation benutzt werden. In einigen Ausführungsformen können vor der Ausführung der ersten Ionenimplantation 172 Seitenwandabstandshalter auf den Seitenwänden der Säulen 170 ausgebildet werden und dann nach der Ionenimplantation 172 entfernt werden. Die ersten Source/Drain-Regionen 175 können sich unter die Säulen 170, d. h. innerhalb einer Projektion 176 der Säulen 170, erstrecken. In anderen Ausführungsformen können sich die ersten Source/Drain-Regionen 175 nicht vor einer später durchgeführten Temperung unter die Säulen 170 erstrecken.Still referring to 3G , becomes a first source / drain region 175 by implanting ions between the columns 170 as by the arrows 172 shown, trained. In some embodiments, N-type ions are implanted to lightly doped first (N) source / drain regions 175 with the help of orthogonal ion implantation. In other embodiments, oblique implantation may be used. In some embodiments, prior to performing the first ion implantation 172 Sidewall spacers on the sidewalls of the columns 170 be trained and then after the ion implantation 172 be removed. The first source / drain regions 175 can get under the pillars 170 ie within a projection 176 the columns 170 , extend. In other embodiments, the first source / drain regions may be 175 not before a later annealing under the columns 170 extend.

Bezug nehmend auf 3H, wird nun das Substrat zwischen den voneinander beabstandeten Säulen 170 geätzt, um dritte Gräben 185 zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die Seitenwandabstandshalter, die in 3G optional ausgebildet wurden, dazu benutzt werden die dritten Gräben 185 so festzulegen, dass sie schmaler als die zweiten Gräben 140 sind, wie in 3H gezeigt. Andere Techniken können auch benutzt werden, um die dritten Gräben 185 auszubilden.Referring to 3H , Now the substrate is between the spaced pillars 170 etched to third trenches 185 to build. In some embodiments, the sidewall spacers shown in FIG 3G optionally formed, are used to the third trenches 185 so they are narrower than the second trenches 140 are, as in 3H shown. Other techniques can also be used to access the third trenches 185 train.

Dann, wie in 3H gezeigt, werden Ionen 182 in die dritten Gräben 185 implantiert, um zweite Source/Drain-Regionen 180 in dem Substrat 100 unter den Säulen 170 und unter den ersten Source/Drain-Regionen 175 zu bilden, und welche stärker dotiert (N+) als die ersten Source/Drain-Regionen 175 sind. Diese zweite Ionenimplantation 182 kann unter einem schrägen Winkel, wie in 3H gezeigt, stattfinden, so dass die stärker dotierten zweiten Source/Drain-Regionen 180 sich weiter zu einer Mittelachse 174 der Säulen 170 erstrecken können als die ersten Source/Drain-Regionen 175. Die zweiten Ionen 182 können durch Implantation bei einer höheren Energie als die ersten Ionen tiefer als die ersten Ionen 172 implantiert werden. In anderen Ausführungsformen können orthogonale Implantation und/oder unterschiedliche Energie benutzt werden.Then, as in 3H shown become ions 182 in the third trenches 185 implanted to second source / drain regions 180 in the substrate 100 under the columns 170 and among the first source / drain regions 175 and which are more heavily doped (N +) than the first source / drain regions 175 are. This second ion implantation 182 can be at an oblique angle, as in 3H shown, so that the more heavily doped second source / drain regions 180 continue to a central axis 174 the columns 170 can extend as the first source / drain regions 175 , The second ions 182 can be deeper than the first ions by implanting at a higher energy than the first ions 172 be implanted. In other embodiments, orthogonal implantation and / or different energy may be used.

Eine Temperung kann dann durchgeführt werden, um die endgültige Source/Drain-Struktur, welche in 3H gezeigt ist, herzustellen, wobei sich die ersten Source/Drain-Regionen 175 in dem Substrat unter der Säule, d. h. innerhalb der Projektionen 176 der Säule 170 und an das isolierte Gate 155/160 angrenzend, erstrecken.Annealing may then be performed to obtain the final source / drain structure which is in 3H is shown, wherein the first source / drain regions 175 in the substrate under the column, ie within the projections 176 the column 170 and to the isolated gate 155 / 160 adjacent, extend.

Zweite Source/Drain-Regionen 180, die im Vergleich zu den ersten Source/Drain-Regionen (N–) 175 stark dotiert (N+) sind, werden auch in dem Substrat 100 unter der Säule 170 bereitgestellt und sind beabstandet von dem isolierten Gate 155/160. Wie auch in 3H gezeigt ist, können in einigen Ausführungsformen die zweiten Sourrce/Drain-Regionen 180 sich weiter zu der Mittelachse 174 der Säule 170 erstrecken als die ersten Source/Drain-Regionen 175. Es soll verstanden werden, dass in anderen Ausführungsformen eine separate Temperung nicht ausgeführt werden muss.Second source / drain regions 180 compared to the first source / drain regions (N-) 175 are heavily doped (N +), are also present in the substrate 100 under the column 170 are provided and are spaced from the insulated gate 155 / 160 , As well as in 3H In some embodiments, the second source / drain regions 180 continue to the central axis 174 the column 170 extend as the first source / drain regions 175 , It should be understood that in other embodiments, a separate annealing need not be performed.

Bezug nehmend auf 3I, wird nun eine Isolationsschicht 190 z. B. aus Siliziumdioxid in den dritten Gräben 185 mit Hilfe von chemischer Gasphasenabscheidung und Rückätzen und/oder anderen konventionellen Prozessen ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen füllt die Isolationsschicht 190 die Gräben 185. Wie in 3I gezeigt, können sich die ersten bzw. zweiten Source/Drain-Regionen 175, 180 in das Substrat 100 neben der Grabenisolationsschicht 190 erstrecken.Referring to 3I , now becomes an insulation layer 190 z. B. of silicon dioxide in the third trenches 185 formed by means of chemical vapor deposition and etch back and / or other conventional processes. In some embodiments, the insulating layer fills 190 the trenches 185 , As in 3I shown, the first and second source / drain regions can 175 . 180 in the substrate 100 next to the trench isolation layer 190 extend.

Schließlich Bezug nehmend 3J, kann der Transistor durch Ausbildung von Source/Drain-Regionen 205 (auch bezeichnet als vierte Source/Drain-Regionen (205) in dem oberen Ende 154 durch Implantation dritter Ionen 206 in das wie gezeigt durch einen Fotolack 200 maskierte Substrat fertig gestellt werden. Orthogonale Implantation, wie gezeigt, und/oder schräge Implantation können genutzt werden. Vor und/oder nach der Ausbildung der Source/Drain-Regionen 205 kann eine Wortleitung und/oder eine andere Region (Regionen) 192 in den zweiten Gräben 144 ausgebildet werden, und die zweiten Gräben können auch durch eine dielektrische Zwischenschicht 195 mit Hilfe konventioneller Techniken gefüllt werden.Finally, referring 3J , the transistor may be formed by formation of source / drain regions 205 (also referred to as fourth source / drain regions ( 205 ) in the upper end 154 by implantation of third ions 206 in the as shown by a photoresist 200 masked substrate completed become. Orthogonal implantation as shown and / or oblique implantation may be used. Before and / or after the formation of the source / drain regions 205 can be a wordline and / or another region (regions) 192 in the second trenches 144 can be formed, and the second trenches can also by a dielectric intermediate layer 195 filled using conventional techniques.

Dementsprechend illustriert 3J auch Feldeffekttransistoren gemäß ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ein Substrat 100 und eine Säule 170 umfassen, die sich weg vom Substrat 100 erstreckt, wobei die Säule eine an das Substrat 100 angrenzende Basis 152, ein vom Substrat 100 beabstandetes oberes Ende 154 und eine Seitenwand 145, die sich zwischen Basis 152 und oberem Ende 154 erstreckt, beinhaltet. Ein isoliertes Gate 155/160 ist auf der Seitenwand 145 vorgesehen. Eine erste Source/Drain-Region 175 ist in dem Substrat 100 unter der Säule 170 und angrenzend an das isolierte Gate 155/160 vorgesehen. Eine zweite Source/Drain-Region 180, die im Vergleich zu der ersten Source/Drain-Region 175 stark dotiert ist, ist in dem Substrat 100 unter der Säule 170 und beabstandet von dem isolierten Gate 155/160 vorgesehen.Accordingly illustrated 3J also field effect transistors according to first embodiments of the present invention, which is a substrate 100 and a pillar 170 include, moving away from the substrate 100 extends, with the column one to the substrate 100 adjacent base 152 , one from the substrate 100 spaced upper end 154 and a side wall 145 that are between base 152 and upper end 154 extends, includes. An isolated gate 155 / 160 is on the sidewall 145 intended. A first source / drain region 175 is in the substrate 100 under the column 170 and adjacent to the isolated gate 155 / 160 intended. A second source / drain region 180 compared to the first source / drain region 175 is heavily doped, is in the substrate 100 under the column 170 and spaced from the isolated gate 155 / 160 intended.

Wie auch in 3J gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen die Säule 170 eine I-förmige Säule, die zwischen der Basis 152 und dem oberen Ende 154 schmaler ist verglichen zu angrenzend an die Basis 152 und das obere Ende 154, so dass die ausgesparte Seitenwand 145 einen Zwischenteil 150 zwischen der Basis 152 und dem oberen Ende 154 definiert und das isolierte Gate eine isolierende Schicht 155 umfasst, die sich auf den Zwischenteil 150 erstreckt und eine Gate-Elektrode 160 auf der isolierenden Schicht 155 beabstandet von der Seitenwand 145. Die Basis 152 und das obere Ende 154 können genauso breit sein oder sie können in einigen Ausführungsformen unterschiedlich breit sein. In weiteren Ausführungsformen ist eine Grabenisolationsregion 190 in dem Substrat 100 außerhalb der Säule 170 vorgesehen und die ersten und zweiten Source/Drain-Regionen 175/180 erstrecken sich in das Substrat neben der Grabenisolationsregion 190. Darüber hinaus können die zweiten Source/Drain-Regionen 180 sich in einigen Ausführungsformen weiter zu einer Mittelachse 174 der Säule 170 als die ersten Source/Drain-Regionen 170 erstrecken. Wie auch in 3J gezeigt, erstrecken sich in einigen Ausführungsformen die ersten und zweiten Source/Drain-Regionen 175 beide bis unter den Zwischenteil 150. Source/Drain-Regionen 205 können auch in der Säule 170 angrenzend an den oberen Teil 154 bereitgestellt sein.As well as in 3J In some embodiments, the column is shown 170 an I-shaped pillar between the base 152 and the upper end 154 narrower is compared to adjacent to the base 152 and the top end 154 so that the recessed sidewall 145 an intermediate part 150 between the base 152 and the upper end 154 defines and the insulated gate an insulating layer 155 includes, referring to the intermediate part 150 extends and a gate electrode 160 on the insulating layer 155 spaced from the side wall 145 , The base 152 and the top end 154 may be as wide or, in some embodiments, may be of different widths. In other embodiments, a trench isolation region 190 in the substrate 100 outside the pillar 170 and the first and second source / drain regions 175 / 180 extend into the substrate adjacent to the trench isolation region 190 , In addition, the second source / drain regions 180 in some embodiments, further to a central axis 174 the column 170 as the first source / drain regions 170 extend. As well as in 3J As shown, in some embodiments, the first and second source / drain regions extend 175 both to below the intermediate part 150 , Source / drain regions 205 can also in the column 170 adjacent to the upper part 154 be provided.

4A und 4B sind Schnittzeichnungen von Verfahren zur Herstellung von Feldeffekttransistoren gemäß zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Feldeffekttransistoren, welche so hergestellt sind. Von einem strukturellen Standpunkt aus, können diese zweiten Ausführungsformen dieselben Strukturen wie die die ersten Ausführungsformen der 3A3J herstellen. Jedoch können die Herstellungsverfahren sich unterscheiden. 4A and 4B FIG. 4 are sectional views of methods of fabricating field effect transistors according to second embodiments of the present invention and field effect transistors thus fabricated. From a structural point of view, these second embodiments may have the same structures as those of the first embodiments of FIGS 3A - 3J produce. However, the manufacturing processes may differ.

Besonders Bezug nehmend auf 4A, können die Operationen der 3A3G ausgeführt werden. Diese Operationen werden im Interesse der Kürze nicht noch einmal beschrieben. Dann kann, wie in 4A gezeigt, eine zweite Implantation 220 bei einer höheren Energie als bei der ersten Implantation 172 der 3G durchgeführt werden, um zweite Source/Drain-Regionen 205 auszubilden, die im Vergleich zu den ersten Source/Drain-Regionen 175 stark dotiert sind, sich in dem Substrat 100 unter den Säulen 170 und beabstandet von den isolierten Gates 155/160 befinden. Es soll auch verstanden werden, dass die Implantation 220 der 4A vor der Implantation 172 der 3G durchgeführt werden kann. Eine orthogonale Implantation kann benutzt werden, obwohl schräge Implantation(en) auch in anderen Ausführungsformen benutzt werden kann (können).Especially referring to 4A , the operations of the 3A - 3G be executed. These operations will not be described again for the sake of brevity. Then, as in 4A shown a second implantation 220 at a higher energy than at the first implantation 172 of the 3G be performed to second source / drain regions 205 form, compared to the first source / drain regions 175 are heavily doped, located in the substrate 100 under the columns 170 and spaced from the isolated gates 155 / 160 are located. It should also be understood that implantation 220 of the 4A before implantation 172 of the 3G can be carried out. Orthogonal implantation may be used, although oblique implantation (s) may be used in other embodiments.

Bezug nehmend auf 4B, werden die dritten Gräben 210 gebildet, ähnlich der Bildung der dritten Gräben 185 in 3H. Eine Temperung kann dann durchgeführt werden. Der Transistor kann dann fertig gestellt werden, wie schon in 3I und 3J beschrieben.Referring to 4B , become the third trenches 210 formed, similar to the formation of the third trenches 185 in 3H , An annealing can then be carried out. The transistor can then be completed, as already in 3I and 3J described.

5A und 5B sind Schnittzeichnungen der Verfahren zur Herstellung von Feldeffekttransistoren gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und so hergestellter Feldeffekttransistoren. Vor der Ausführung der Operationen von 5A können die Operationen der 3A bis 3G ausgeführt werden, um dadurch die schwach dotierten (N–) ersten Source/Drain-Regionen 175 auszubilden. Diese Operationen werden im Interesse der Kürze nicht noch einmal beschrieben werden. 5A and 5B 10 are sectional views of the methods of fabricating field effect transistors according to the third embodiment of the present invention and field effect transistors thus fabricated. Before performing the operations of 5A can the operations of 3A to 3G to thereby execute the lightly doped (N) first source / drain regions 175 train. These operations will not be described again for the sake of brevity.

Wie in 5A gezeigt, werden dann Gateabstandshalter 250 auf den Säulen 170 zum Beispiel mit Hilfe eines herkömmlichen chemischen Gasphasenabscheidungs- und Rückätzprozesses ausgebildet. Die Gateabstandshalter 250 können ein Oxid, Nitrid und/oder herkömmliche Abstandshaltermaterialien enthalten. Andere herkömmliche Gateabstandshalter-Herstellungstechniken können benutzt werden.As in 5A then become gate spacers 250 on the pillars 170 formed, for example, by means of a conventional chemical vapor deposition and etchback process. The gate spacers 250 may include an oxide, nitride, and / or conventional spacer materials. Other conventional gate spacer fabrication techniques may be used.

Bezug nehmend auf 5B, wird dann ein dritter Graben 270 mit Hilfe des Gateabstandshalters 250 als eine Maske, zum Beispiel mit Hilfe eines herkömmlichen Trockenätzprozesses, ausgebildet. Eine zweite Implantation 182 von Ionen kann bei einer höheren Energie als bei der ersten Implantation 172 durchgeführt werden und unter einen schrägen Winkel wie in 5B gezeigt, um zweite Source/Drain-Strukturen 280 unter den ersten Source/Drain-Regionen 175, die stärker dotiert sind (N+), zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann eine orthogonale Implantation benutzt werden. Eine optionale Temperung kann dann stattfinden, um die endgültigen Source/Drain-Strukturen, welche in 5B gezeigt sind, herzustellen. Wie in 5B gezeigt, erstrecken sich in diesen drei Ausführungsformen die ersten Source/Drain-Regionen 175 weiter zu einer Mittelachse 174 der Säulen 170 als die zweiten Source/Drain-Regionen 280, da die zweite Implantation 180 durch den Gateabstandshalter 250 und/oder unter einem schrägen Winkel durchgeführt wurde. Die Struktur kann dann wie in den 3I und 3J beschrieben wurde, vervollständigt werden. Wie in 5B gezeigt, erstrecken sich in diesen Ausführungsformen die ersten Source/Drain-Regionen bis unter den Zwischenteil 150 wohingegen die zweiten Source/Drain-Regionen 280 sich nur teilweise bis unter den Zwischenteil 150 erstrecken. Darüber hinaus, wie in 5B gezeigt, kann sich in diesen Ausführungsformen der Graben 270 bis zu dem Seitenwandabstandshalter 250 erstrecken, so dass sich die danach gebildete Schichtisolationsregion 190 in das Substrat 100 von außerhalb der Säule 270 bis zu den Seitenwandabstandshalter 250 erstrecken kann.Referring to 5B , then becomes a third ditch 270 with the help of the gate spacer 250 as a mask, for example by means of a conventional dry etching process. A second implantation 182 of ions can be at a higher energy than at the first implantation 172 be performed and at an oblique angle as in 5B shown to second source / drain structures 280 under the first source / drain regions 175 which are more heavily doped (N +) to form. In other embodiments, orthogonal implantation may be used. An optional anneal may then take place to control the final source / drain structures present in 5B are shown to produce. As in 5B 3, the first source / drain regions extend in these three embodiments 175 continue to a central axis 174 the columns 170 as the second source / drain regions 280 because the second implantation 180 through the gate spacer 250 and / or at an oblique angle. The structure can then as in the 3I and 3J was completed. As in 5B As shown in these embodiments, the first source / drain regions extend below the intermediate portion 150 whereas the second source / drain regions 280 only partially below the intermediate part 150 extend. In addition, as in 5B shown in these embodiments may be the trench 270 up to the sidewall spacer 250 extend so that the subsequently formed layer isolation region 190 in the substrate 100 from outside the pillar 270 up to the sidewall spacers 250 can extend.

Schließlich sind 6A und 6B Schnittzeichnungen, welche die Herstellung von Feldeffekttransistoren gemäß vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und so hergestellte Feldeffekttransistoren darstellen. Vor der Ausführung der Operationen in 6A können die Operationen, welche in den 3A3G gezeigt sind, ausgeführt werden. Diese Operationen werden im Interesse der Kürze nicht noch einmal diskutiert werden.Finally are 6A and 6B Cross-sectional views illustrating the fabrication of field effect transistors according to fourth embodiments of the present invention and field effect transistors thus produced. Before performing the operations in 6A can the operations which take place in the 3A - 3G are shown executed. These operations will not be discussed again for the sake of brevity.

Dann wird, wie in 6A gezeigt, eine zweite Implantation 310 mit höherer Energie und höherer Dichte durchgeführt als die erste Ionenimplantation 172, um zweite Ionen in das Substrat 100 zwischen den beabstandeten Säulen 170 zu implantieren, wie bei Region 305 gezeigt. In einigen Ausführungsformen haben die zweiten Ionen eine kürzere Diffusionslänge als die ersten Ionen. Zum Beispiel können die ersten Ionen 172 Phosphorionen und die zweiten Ionen 310 Arsenionen sein. Wie auch in 6A gezeigt, können in einigen Ausführungsformen die zweite Ionenimplantation 310 unter einem schrägen Winkel durchgeführt werden, während in anderen Ausführungsformen orthogonale Implantation benutzt werden kann. Es soll auch verstanden werden, dass die Reihenfolge der Ausführung der ersten und zweiten Ionenimplantationen vertauscht werden kann.Then, as in 6A shown a second implantation 310 performed with higher energy and higher density than the first ion implantation 172 to get second ions into the substrate 100 between the spaced columns 170 to implant, as in region 305 shown. In some embodiments, the second ions have a shorter diffusion length than the first ions. For example, the first ions 172 Phosphorus ions and the second ions 310 Be arsenic ions. As well as in 6A In some embodiments, the second ion implantation may be shown 310 be performed at an oblique angle, while in other embodiments orthogonal implantation can be used. It should also be understood that the order of execution of the first and second ion implantations may be reversed.

Bezug nehmend auf 6B, wird dann eine Temperung durchgeführt, um die ersten Ionen 175 über und unter die zweiten Ionen 305 zu diffundieren, um dadurch zweite Source/Drain-Regionen 310 (N+) unter den Säulen 170 und beabstandet davon erste Source/Drain-Regionen 305, die verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen 310 schwach dotiert (N–) sind, zwischen die zweiten Source/Drain-Regionen 310 und den Säulen 170 und dritten Source/Drain-Regionen 315, welche verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen 310 schwach dotiert sind (N–) unter die zweiten Source/Drain-Regionen 310 und beabstandet von den ersten Source/Drain-Regionen 305 zu bilden. Wie in 6B gezeigt, kann schließlich ein dritter Graben 320 geätzt werden wie bereits oben beschrieben wurde. Der Transistor kann vervollständigt werden, wie bereits oben in Verbindung mit 3J beschrieben.Referring to 6B , then an annealing is performed to the first ions 175 above and below the second ions 305 to diffuse, thereby forming second source / drain regions 310 (N +) under the columns 170 and spaced therefrom first source / drain regions 305 compared to the second source / drain regions 310 weakly doped (N-) are between the second source / drain regions 310 and the columns 170 and third source / drain regions 315 which compared to the second source / drain regions 310 are lightly doped (N-) under the second source / drain regions 310 and spaced from the first source / drain regions 305 to build. As in 6B Finally, a third ditch can be shown 320 etched as already described above. The transistor can be completed as described above in connection with 3J described.

Darüber hinaus können sich die zweiten Source/Drain-Regionen 310 in einigen Ausführungsformen, wie in 6B beschrieben, weiter zu einer Mittelachse 174 der Säule erstrecken als die ersten und dritten Source/Drain-Regionen 305 bzw. 315. Darüber hinaus, wie auch in 6B gezeigt, erstreckt sich in einigen Ausführungsformen die zweite Source/Drain-Region 310 bis unter den Zwischenteil 150 der Säulen 170, wohingegen die ersten und dritten Source/Drain-Regionen 305, 315 sich nur teilweise bis unter die Zwischenteile 150 der Säulen 170 erstrecken.In addition, the second source / drain regions can become 310 in some embodiments, as in 6B described, further to a central axis 174 of the column extend as the first and third source / drain regions 305 respectively. 315 , In addition, as well as in 6B In some embodiments, the second source / drain region extends 310 until under the intermediate part 150 the columns 170 whereas the first and third source / drain regions 305 . 315 only partially to below the intermediate parts 150 the columns 170 extend.

7 illustriert graphisch die Gatespannung aufgetragen gegen den Leckstrom für einen vertikalen Feldeffekttransistor von 6B (I) und einen vertikalen Feldeffekttransistor von 3J (II) gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt, kann für niedrige Werte der Gatespannung eine Verringerung des Leckstroms für Ausführungsformen der 3J erhalten werden. 7 graphically illustrates the gate voltage plotted against the leakage current for a vertical field effect transistor of FIG 6B ( I ) and a vertical field effect transistor of 3J ( II ) according to some embodiments of the present invention. As in 7 For low values of the gate voltage, a reduction of the leakage current can be shown for embodiments of the 3J to be obtained.

Wie hierin beschrieben, können einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erste und zweite Source/Drain-Regionen in dem Substrat vorsehen, die sich unter den Säulen erstrecken. Diese erweiterten (N+)- und (N–)-Source/Drain-Regionen können verglichen mit konventionellen vertikalen Feldeffekttransistoren gateinduzierten Drain-Leckstrom verringern, wobei eine oder beide der Source/Drain-Regionen außerhalb der Säule sind und sich nicht unter der Säule erstrecken.As described herein, some embodiments of the present invention may provide first and second source / drain regions in the substrate that extend beneath the columns. These extended (N +) and (N-) source / drain regions may reduce gate-induced drain leakage current compared to conventional vertical field-effect transistors, with one or both of the source / drain regions being out of the column and not extending below the column ,

Claims (39)

Feldeffekttransistor aufweisend: ein Substrat (100); eine Säule (170), die sich von dem Substrat (100) weg erstreckt, wobei die Säule (170) eine an das Substrat (100) angrenzende Basis (152), ein von dem Substrat (100) beabstandetes oberes Ende (154) und eine Seitenwand (145), die sich zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) erstreckt, aufweist; ein isoliertes Gate (155, 160) auf der Seitenwand (145); eine erste Source/Drain-Region (175; 305) in dem Substrat (100) unter der Säule (170) und an das isolierte Gate (155, 160) angrenzend; und eine zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310), die im Vergleich zu der ersten Source/Drain-Region (175; 305) stark dotiert ist, in dem Substrat (100) unter der Säule (170) und beabstandet von dem isolierten Gate (155, 160).Field effect transistor comprising: a substrate ( 100 ); a column ( 170 ) extending from the substrate ( 100 ) extends away, the column ( 170 ) one to the substrate ( 100 ) adjacent base ( 152 ), one of the Substrate ( 100 ) spaced upper end ( 154 ) and a side wall ( 145 ), which are located between the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ); an isolated gate ( 155 . 160 ) on the side wall ( 145 ); a first source / drain region ( 175 ; 305 ) in the substrate ( 100 ) under the column ( 170 ) and to the isolated gate ( 155 . 160 ) adjacent; and a second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) compared to the first source / drain region ( 175 ; 305 ) is heavily doped in the substrate ( 100 ) under the column ( 170 ) and spaced from the isolated gate ( 155 . 160 ). Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei die Säule (170) eine I-förmige Säule ist, welche zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) schmaler ist im Vergleich zu angrenzend an die Basis (152) und das obere Ende (154), so dass die Seitenwand (145) einen ausgesparten Teil zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) beinhaltet, und wobei das isolierte Gate (155, 160) eine isolierende Schicht (155) beinhaltet, die sich auf dem ausgesparten Teil und einer Gate-Elektrode (160) auf der von der Seitenwand (145) beabstandeten, isolierenden Schicht (155) erstreckt.Field effect transistor according to claim 1, wherein the column ( 170 ) is an I-shaped column which extends between the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ) is narrower compared to adjacent to the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ), so that the side wall ( 145 ) a recessed part between the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ) and wherein the isolated gate ( 155 . 160 ) an insulating layer ( 155 ) located on the recessed part and a gate electrode ( 160 ) on the side wall ( 145 ) spaced, insulating layer ( 155 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend eine Grabenisolationsregion (190) in dem Substrat (100) außerhalb der Säule (170) und wobei die erste (175; 305) und die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich in das Substrat (100) erstrecken, angrenzend an die Grabenisolationsregion (190).Field effect transistor according to claim 1, further comprising a trench isolation region ( 190 ) in the substrate ( 100 ) outside the column ( 170 ) and where the first ( 175 ; 305 ) and the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) into the substrate ( 100 ), adjacent to the trench isolation region ( 190 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich weiter zu einer Mittelachse (174) der Säule (170) hin erstreckt als die erste Source/Drain-Region (175; 305).Field effect transistor according to claim 1, wherein the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) continues to a central axis ( 174 ) of the column ( 170 ) extends as the first source / drain region ( 175 ; 305 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, wobei die erste Source/Drain-Region sich weiter zu einer Mittelachse (145) der Säule (170) hin erstreckt als die zweite Source/Drain-Region.Field effect transistor according to claim 1, wherein the first source / drain region extends further to a central axis ( 145 ) of the column ( 170 ) extends as the second source / drain region. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend eine dritte Source/Drain-Region (315), welche verglichen mit der zweiten Source/Drain-Region (310) schwach dotiert ist, in dem Substrat (100) unter der Säule (170) und unter der zweiten Source/Drain-Region (310).Field effect transistor according to claim 1, further comprising a third source / drain region ( 315 ), which compared to the second source / drain region ( 310 ) is lightly doped, in the substrate ( 100 ) under the column ( 170 ) and under the second source / drain region ( 310 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Source/Drain-Region (310) sich weiter zu einer Mittelachse (145) der Säule (170) hin erstreckt als die erste (305) und die dritte Source/Drain-Region (315).Field effect transistor according to claim 6, wherein the second source / drain region ( 310 ) continues to a central axis ( 145 ) of the column ( 170 ) extends as the first ( 305 ) and the third source / drain region ( 315 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 2, wobei die erste (175; 305) und die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich beide bis unter den ausgesparten Teil erstrecken.Field effect transistor according to claim 2, wherein the first ( 175 ; 305 ) and the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) both extend below the recessed part. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 2, wobei die erste Source/Drain-Region (175; 305) sich unter dem ausgesparten Teil erstreckt; und wobei die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich nur teilweise unter dem ausgesparten Teil erstreckt.Field effect transistor according to claim 2, wherein the first source / drain region ( 175 ; 305 ) extends under the recessed part; and wherein the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) extends only partially below the recessed part. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Source/Drain-Region (310) sich unter dem ausgesparten Teil erstreckt; und wobei die erste (305) und die dritte Source/Drain-Region (315) sich nur teilweise unter dem ausgesparten Teil erstrecken.Field effect transistor according to claim 6, wherein the second source / drain region ( 310 ) extends under the recessed part; and where the first ( 305 ) and the third source / drain region ( 315 ) extend only partially below the recessed part. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend einen Seitenwandabstandshalter (250) auf der Gateelektrode (160) beabstandet von der isolierenden Schicht (155).Field effect transistor according to claim 2, further comprising a sidewall spacer ( 250 ) on the gate electrode ( 160 ) spaced from the insulating layer ( 155 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 3, weiter aufweisend einen Seitenwandabstandshalter (250) auf der Seitenwand (145), wobei die Grabenisolationsregion (190) sich in dem Substrat (100) von außerhalb der Säule (170) bis zu dem Seitenwandabstandshalter erstreckt.Field effect transistor according to claim 3, further comprising a sidewall spacer ( 250 ) on the side wall ( 145 ), wherein the trench isolation region ( 190 ) in the substrate ( 100 ) from outside the column ( 170 ) extends to the sidewall spacer. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend eine vierte Source/Drain-Region (205) in der Säule (170) (170) angrenzend an das obere Ende (154).Field effect transistor according to claim 1, further comprising a fourth source / drain region ( 205 ) in the column ( 170 ) ( 170 ) adjacent to the upper end ( 154 ). Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei: die Säule (170) I-förmig ausgebildet ist und einen Zwischenteil (150) zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) aufweist, welcher schmaler ist als die Basis (152) und das obere Ende (154); und das isolierte Gate (155, 160) auf dem Zwischenteil (150) ausgebildet ist.Field effect transistor according to claim 1, wherein: the column ( 170 ) Is I-shaped and an intermediate part ( 150 ) between the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ), which is narrower than the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ); and the isolated gate ( 155 . 160 ) on the intermediate part ( 150 ) is trained. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 14, wobei das isolierte Gate (155, 160) eine isolierende Schicht (155) auf dem Zwischenteil (150) und eine Gateelektrode (160) auf der das Gate isolierenden Schicht (155), beabstandet von der I-förmigen Säule (170) umfasst.Field effect transistor according to claim 14, wherein the insulated gate ( 155 . 160 ) an insulating layer ( 155 ) on the intermediate part ( 150 ) and a gate electrode ( 160 ) on the gate insulating layer ( 155 ), spaced from the I-shaped column ( 170 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 14, weiter aufweisend eine Grabenisolationsregion (190) in dem Substrat (100) außerhalb der I-förmigen Säule (170) und wobei sich die Source/Drain-Region in dem Substrat (100) angrenzend an die Grabenisolationsregion (190) erstreckt.Field effect transistor according to claim 14, further comprising a trench isolation region ( 190 ) in the substrate ( 100 ) outside the I-shaped column ( 170 ) and wherein the source / drain region in the substrate ( 100 ) adjacent to the trench isolation region ( 190 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 14, wobei: die erste Source/Drain-Region (175; 305) angrenzend an die Basis (152) ausgebildet ist; und die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310), beabstandet von der Basis (152) ausgebildet ist.A field effect transistor according to claim 14, wherein: the first source / drain region ( 175 ; 305 ) adjacent to the base ( 152 ) is trained; and the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ), spaced from the base ( 152 ) is trained. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 17, wobei die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich weiter zu einer Mittelachse (174) der I-förmigen Säule (170) hin erstreckt als die erste Source/Drain-Region (175; 305).Field effect transistor according to claim 17, wherein the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) continues to a central axis ( 174 ) of the I-shaped column ( 170 ) extends as the first source / drain region ( 175 ; 305 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 17, wobei die erste Source/Drain-Region sich weiter zu einer Mittelachse (174) der I-förmigen Säule (170) hin erstreckt als die zweite Source/Drain-Region.A field effect transistor according to claim 17, wherein said first source / drain region extends further to a central axis ( 174 ) of the I-shaped column ( 170 ) extends as the second source / drain region. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 14, wobei: die erste Source/Drain-Region (305) angrenzend an die Basis (152) ausgebildet ist; die zweite Source/Drain-Region (310) beabstandet von der Basis (152) ausgebildet ist; und der Feldeffekttransistor weiter eine dritte Source/Drain-Region (315) aufweist, die im Vergleich zu der zweiten Source/Drain-Region (310) schwach dotiert ist, und die in dem Substrat (100) unter der I-förmigen Säule (170) und beabstandet von der ersten Source/Drain-Region (305) ausgebildet ist.Field effect transistor according to claim 14, wherein: the first source / drain region ( 305 ) adjacent to the base ( 152 ) is trained; the second source / drain region ( 310 ) spaced from the base ( 152 ) is trained; and the field effect transistor further comprises a third source / drain region ( 315 ) compared to the second source / drain region (FIG. 310 ) is lightly doped, and that in the substrate ( 100 ) under the I-shaped column ( 170 ) and spaced from the first source / drain region ( 305 ) is trained. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 20, wobei die zweite Source/Drain-Region (310) sich weiter zu einer Mittelachse (174) der I-förmigen Säule (170) hin erstreckt als die erste und die dritte Source/Drain-Region (305, 315).Field effect transistor according to claim 20, wherein the second source / drain region ( 310 ) continues to a central axis ( 174 ) of the I-shaped column ( 170 ) extends as the first and the third source / drain region ( 305 . 315 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 17, wobei die erste und die zweite Source/Drain-Region sich beide unter dem Zwischenteil (150) erstrecken.Field effect transistor according to claim 17, wherein the first and the second source / drain region are both under the intermediate part ( 150 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 17, wobei die erste Source/Drain-Region (175; 305) sich unter dem Zwischenteil (150) erstreckt; und wobei die zweite Source/Drain-Region (180; 225; 280; 310) sich nur teilweise unter dem Zwischenteil erstreckt.Field effect transistor according to claim 17, wherein the first source / drain region ( 175 ; 305 ) under the intermediate part ( 150 ) extends; and wherein the second source / drain region ( 180 ; 225 ; 280 ; 310 ) extends only partially under the intermediate part. Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 20, wobei die zweite Source/Drain-Region (310) sich unter den Zwischenteil (150) erstreckt; und wobei die erste und die dritte Source/Drain-Region (305, 315) sich nur teilweise unter dem Zwischenteil (150) erstrecken.Field effect transistor according to claim 20, wherein the second source / drain region ( 310 ) under the intermediate part ( 150 ) extends; and wherein the first and third source / drain regions ( 305 . 315 ) only partially under the intermediate part ( 150 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 15, weiter aufweisend einen Seitenwandabstandshalter (250) auf der Gateelektrode (160) beabstandet von der isolierenden Schicht (155).A field effect transistor according to claim 15, further comprising a sidewall spacer (10). 250 ) on the gate electrode ( 160 ) spaced from the insulating layer ( 155 ). Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 14, weiter aufweisend eine vierte Source/Drain-Region (205) in der I-förmigen Säule (170) angrenzend an das obere Ende (154).Field effect transistor according to claim 14, further comprising a fourth source / drain region ( 205 ) in the I-shaped column ( 170 ) adjacent to the upper end ( 154 ). Verfahren zum Herstellens eines Feldeffekttransistors, aufweisend: Ätzen einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Säulen (170) in einem Substrat (100) einer integrierten Schaltung, wobei die Säulen (170) eine an das Substrat (100) angrenzende Basis (152), ein von dem Substrat (100) beabstandetes oberes Ende (154) sowie einen Zwischenteil (150) zwischen der Basis (152) und dem oberen Ende (154) aufweist, der schmaler ist als die Basis (152) und das obere Ende (154), Bilden von isolierten Gates (155, 160) auf den Zwischenteilen (150); und Implantieren von Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden von Source/Drain-Regionen (175; 205; 305).A method of fabricating a field effect transistor, comprising: etching a plurality of spaced apart columns ( 170 ) in a substrate ( 100 ) of an integrated circuit, the columns ( 170 ) one to the substrate ( 100 ) adjacent base ( 152 ), one from the substrate ( 100 ) spaced upper end ( 154 ) and an intermediate part ( 150 ) between the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ), which is narrower than the base ( 152 ) and the upper end ( 154 ), Forming isolated gates ( 155 . 160 ) on the intermediate parts ( 150 ); and implanting ions into the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming source / drain regions ( 175 ; 205 ; 305 ). Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Implantieren von Tempern gefolgt ist zum Diffundieren von zumindest einigen der Ionen, die implantiert wurden, unter die Säulen (170).The method of claim 27, wherein the annealing followed by annealing to diffuse at least some of the ions implanted under the columns ( 170 ). Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Source/Drain-Regionen erste Source/Drain-Regionen (175) sind, das Verfahren weiter aufweisend: Ätzen des Substrats (100) zwischen den voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben (185); und Implantieren von Ionen in die Gräben (185) zum Bilden von zweiten Source/Drain-Regionen (280), die stärker dotiert sind als die ersten Source/Drain-Regionen (175), in dem Substrat (100) unter den ersten Source/Drain-Regionen (175).The method of claim 27, wherein the source / drain regions comprise first source / drain regions ( 175 ), the method further comprising: etching the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming a plurality of spaced trenches (US Pat. 185 ); and implanting ions into the trenches ( 185 ) for forming second source / drain regions ( 280 ), which are more heavily doped than the first source / drain regions ( 175 ), in the substrate ( 100 ) among the first source / drain regions ( 175 ). Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Implantieren von Ionen in die Gräben (185) zum Bilden der zweiten Source/Drain-Regionen (180) unter einem schrägen Winkel relativ zu dem Substrat (100) durchgeführt wird.The method of claim 29, wherein implanting ions into the trenches ( 185 ) for forming the second source / drain regions ( 180 ) at an oblique angle relative to the substrate ( 100 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Implantieren aufweist: Durchführen einer ersten Ionenimplantation zum Implantieren von Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden von ersten Source/Drain-Regionen (175); und Durchführen einer zweiten Ionenimplantation mit höherer Energie als die erste Ionenimplantation zum Implantieren von Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170) und unter die ersten Source/Drain-Regionen (175) zum Bilden von zweiten Source/Drain-Regionen (310).The method of claim 27, wherein said implanting comprises: performing a first ion implantation to implant ions into said substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming first source / drain regions ( 175 ); and performing a second ion implantation with higher energy than the first ion implantation for implanting ions into the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) and below the first source / drain regions ( 175 ) for forming second source / drain regions ( 310 ). Verfahren nach Anspruch 31, weiter aufweisend: Ätzen des Substrats (100) zwischen den voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben (210; 270).The method of claim 31, further comprising: Etching the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming a plurality of spaced trenches (US Pat. 210 ; 270 ). Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Folgende durchgeführt wird zwischen dem Implantieren von Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden erster Source/Drain-Regionen (175) und dem Ätzen des Substrats (100) zwischen den voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben (270): Bilden von Abstandshaltern (250) auf den isolierten Gates (155, 160) beabstandet von den Säulen (170).The method of claim 29, wherein the following is performed between implanting ions into the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming first source / drain regions ( 175 ) and the etching of the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming a plurality of spaced trenches (US Pat. 270 ): Forming spacers ( 250 ) on the isolated gates ( 155 . 160 ) spaced from the columns ( 170 ). Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Implantieren aufweist: Durchführen einer ersten Ionenimplantation zum Implantieren erster Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170); Durchführen einer zweiten Ionenimplantation mit höherer Energie und höherer Dichte als die erste Ionenimplantation zum Implantieren zweiter Ionen in das Substrat (100) zwischen die voneinander beabstandeten Säulen (170), wobei die zweiten Ionen eine kürzere Diffusionslänge als die ersten Ionen besitzen; und Tempern zum Bilden zweiter Source/Drain-Regionen (310) in dem Substrat (100) unter den Säulen (170) und davon beabstandeten ersten Source/Drain-Regionen (305), die verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen (310) leicht dotiert sind, zwischen den zweiten Source/Drain-Regionen (310) und den Säulen (170) sowie dritter Source/Drain-Regionen (315), die verglichen mit den zweiten Source/Drain-Regionen (310) leichter dotiert sind, unter den Säulen (170) und beabstandet von den ersten Source/Drain-Regionen (305).The method of claim 27, wherein the implanting comprises: performing a first ion implantation to implant first ions into the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ); Performing a second ion implantation with higher energy and higher density than the first ion implantation for implanting second ions in the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ), wherein the second ions have a shorter diffusion length than the first ions; and annealing to form second source / drain regions ( 310 ) in the substrate ( 100 ) under the columns ( 170 ) and spaced apart first source / drain regions ( 305 ) compared to the second source / drain regions ( 310 ) are lightly doped, between the second source / drain regions ( 310 ) and the columns ( 170 ) as well as third source / drain regions ( 315 ) compared to the second source / drain regions ( 310 ) are more easily doped under the columns ( 170 ) and spaced from the first source / drain regions ( 305 ). Verfahren nach Anspruch 34, weiter aufweisend: Ätzen des Substrats (100) zwischen den voneinander beabstandeten Säulen (170) zum Bilden einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Gräben (320).The method of claim 34, further comprising: etching the substrate ( 100 ) between the spaced apart pillars ( 170 ) for forming a plurality of spaced trenches (US Pat. 320 ). Verfahren nach Anspruch 30, weiter aufweisend: Bilden einer isolierenden Schicht (190) in den voneinander beabstandeten Gräben (185).The method of claim 30, further comprising: forming an insulating layer ( 190 ) in the spaced apart trenches ( 185 ). Verfahren nach Anspruch 32, weiter aufweisend: Bilden einer isolierenden Schicht in den voneinander beabstandeten Gräben (210; 270).The method of claim 32, further comprising: forming an insulating layer in the spaced apart trenches ( 210 ; 270 ). Verfahren nach Anspruch 35, weiter aufweisend: Bilden einer isolierenden Schicht in den voneinander beabstandeten Gräben (320).The method of claim 35, further comprising: forming an insulating layer in the spaced apart trenches ( 320 ). Verfahren nach Anspruch 27, weiter aufweisend: Bilden von Source/Drain-Regionen (205) in den Säulen (170) angrenzend an die oberen Enden (154).The method of claim 27, further comprising: forming source / drain regions ( 205 ) in the columns ( 170 ) adjacent to the upper ends ( 154 ).
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