发明名称 自我对准内闸极凹穴通道电晶体以及其制造方法
摘要 一种自动对准的内闸极凹穴通道于半导体基底中,包括一凹穴沟渠于基底的主动区内;一闸极介电层,形成于凹穴沟渠的底部区域上;凹穴间隙壁,形成于该凹穴沟渠的侧壁上;一闸极,形成于该凹穴沟渠中,所以闸极的上方区域会突出到基底的上表面上,其中凹穴内侧壁间隙壁的厚度会形成闸极中心区域,以使其具有表闸极的突出上方部分以及下方部分有较小的宽度;一个闸极罩幕,会形成在闸极层上;闸极间隙壁,会形成在闸极的突出上方部分以及闸极罩幕上;而源极/汲极区会形成在基底的主动区域内,与闸极侧壁间隙壁相邻。
申请公布号 TWI235411 申请公布日期 2005.07.01
申请号 TW093120838 申请日期 2004.07.13
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 金志永;赵昶贤;申树浩;郑泰永
分类号 H01L21/02 主分类号 H01L21/02
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种自动对准内闸极凹穴通道,其位在一半导体基底中,包括:a.一凹穴沟渠,形成于该基底之一主动区内;b.一闸极介电层,形成于该凹穴沟渠之一底部区域上;c.凹穴内侧壁间隙壁,于该凹穴沟渠之侧壁上;d.一闸极,形成于该凹穴沟渠中,所以该闸极之一上方部分会突出于该基底的一上方表面上,其中该凹穴内侧壁间隙壁的一厚度会形成该闸极之一中心区域,以具有比该闸极的突出上方部分与一下方区域的宽度还要小的宽度;e.一闸极罩幕,形成于该闸极上;f.闸极侧壁间隙壁,形成于该闸极的突出上方部分以及该闸极罩幕;以及g.一源极/汲极区,形成于该基底的该主动区内,相邻该闸极侧壁间隙壁。2.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该凹穴沟渠在一开口中的一宽度约为900埃。3.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该凹穴沟渠具有一深度约为1300-1800埃。4.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该基底包括:一浅沟渠隔离区;以及该主动区包括一井区、一临限电压控制区、以及一源极/汲极区。5.如申请专利范围第4项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该浅沟渠隔离区具有一深度约为3000埃。6.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该闸极介电层系选自一氧化层、一氮氧化层、一氧化铝(Al2O3)层、以及一氧化铷(RuO)层其中之一。7.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该闸极介电层具有一厚度约为50埃。8.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该凹穴内侧壁间隙壁具有一厚度约为200埃。9.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该凹穴内侧壁间隙壁系以氧化矽或是氮化矽构成。10.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中形成在该凹穴沟渠内的该闸极包括:一第一闸极层,形成在该凹穴沟渠的一底部区域中;以及一第二闸极层,形成在该凹穴沟渠的该底部区域中的该第一闸极层上,该第二闸极层具有一下方部分在该凹穴沟渠之中,以及一上方部分突出该基底之该上表面上,其中该凹穴内侧壁间隙壁的一厚度会形成第二闸极层的该下方部分,以使其具有比突出于该第二闸极层的该上方部分以及该第一闸极层有较小的宽度。11.如申请专利范围第10项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该第一闸极层为一多晶闸极层。12.如申请专利范围第10项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该第一闸极层具有约800埃的一厚度。13.如申请专利范围第10项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中该第二闸极层为一层多晶闸极层。14.如申请专利范围第1项所述之自动对准内闸极凹穴通道,其中在该基底的该主动区中的该源极/汲极区是一n+源极/汲极区。15.一种在一半导体基底中形成一自动对准内闸极凹穴通道的方法,包括:a.依序沈积一氧化物罩幕层、一多晶罩幕层、以及一光阻层在具有一主动区的该基底上;b.蚀刻该多晶罩幕层、该氧化物罩幕层以及该基底的该主动区,以形成一凹穴沟渠;c.在该凹穴沟渠的侧壁上形成凹穴内侧壁间隙壁;d.蚀刻该凹穴沟渠的一底部区域,以增加该凹穴沟渠的一深度;e.扩大在该凹穴内侧壁间隙壁下方的该凹穴沟渠底部区域的该宽度;f.在该凹穴沟渠的该底部区域上形成一层闸极介电质;g.在该凹穴沟渠中形成一闸极,所以该闸极的一上方部分会突出到该基底的一上表面上,其中该凹穴内侧壁间隙壁的一厚度会形成闸极的中心部份,以具有比该闸极的该突出上方部分以及一下方部分还小的一宽度;h.形成一闸极罩幕于该闸极上;i.形成闸极侧壁间隙壁于该闸极的该突出上方区域以及该闸极罩幕上;以及j.进行一离子植入制程,以在该基底的该主动区中形成一源极/汲极区,相邻于该闸极侧壁间隙壁。16.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,进一步包括:在该凹穴沟渠的该侧壁上形成该凹穴内侧壁间隙壁之前,扩大该凹穴沟渠的一下方部分。17.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中在该基底的该主动区中的该源极/汲极区是一n+源极/汲极区。18.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该氧化罩幕层具有一厚度约为200埃。19.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层为一多晶硬罩幕。20.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层系利用一低压化学气相沈积(LPCVD)法形成。21.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层之一厚度约为1000埃。22.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该基底包括:一浅沟渠隔离区;以及该主动区包括一井区、一临限电压控制区、以及一源极/汲极区。23.如申请专利范围第22项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该浅沟渠隔离区具有一深度约为3000埃。24.如申请专利范围第22项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴沟渠在一开口中具有一宽度约为900埃。25.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中蚀刻该多晶罩幕层、该氧化物罩幕层以及该基底的该主动区,以形成一凹穴沟渠的步骤包括:用该光阻层作为一罩幕蚀刻该多晶罩幕层,然后移除该光阻层;以及用蚀刻过的该多晶罩幕层作为一罩幕蚀刻该基底的该主动区,以形成该凹穴沟渠并移除该多晶罩幕层。26.如申请专利范围第25项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中扩大该凹穴沟渠之该下方宽度的步骤系用一化学乾蚀刻(CDE)制程进行。27.如申请专利范围第25项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴沟渠之该底部区域会被扩大到一宽度约为900埃。28.如申请专利范围第25项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴内侧壁间隙壁具有一厚度约为200埃。29.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中形成该凹穴内侧壁间隙壁的步骤包括:用一LPCVD制程在该基底以及该凹穴沟渠上沈积一间隙壁层;以及非等向性蚀刻该间隙壁层,以在该凹穴沟渠的该侧壁上形成该凹穴内侧壁间隙壁。30.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中蚀刻以增加该凹穴沟渠之该深度为一非等向蚀刻制程。31.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴沟渠的该深度会被增加到约300埃。32.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中在增加该凹穴沟渠的该深度以后之该凹穴通道的该总深度会介于1300-1800埃之间。33.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中扩大该凹穴沟渠之该下方宽度的步骤系用一化学乾蚀刻(CDE)制程进行。34.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴沟渠之该底部区域会被扩大到一宽度约为900埃。35.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电层系选自一氧化层、一氮氧化层、一氧化铝(Al2O3)层、以及一氧化铷(RuO)层其中之一。36.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电质系用一热氧化法形成。37.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电具有一厚度约为50埃。38.如申请专利范围第15项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极的形成系透过使用一LPCVD制程沈积一闸极层并蚀刻该闸极层而成。39.一种在一半导体基底中形成一自动对准内闸极凹穴通道的方法,包括:a.依序沈积一氧化物罩幕层、一多晶罩幕层、以及一光阻层于具有一主动区的该基底上;b.蚀刻该多晶罩幕层、该氧化物罩幕层以及该基底的该主动区,以形成一凹穴沟渠;c.在该凹穴沟渠中形成一闸极介电层;d.形成与蚀刻一第一闸极层,以部分填满该凹穴沟渠的一下方部分;e.在该第一闸极层上方的该凹穴沟渠之一上方部分的侧壁上形成凹穴内侧壁间隙壁;f.形成并蚀刻一第二闸极层于该第一闸极层上,以形成一闸极在该凹穴沟渠中,所以该第二闸极层的一上方部分会突出到该基底的一上表面上,其中该凹穴内侧壁间隙壁的一厚度会形成该第二闸极层的一下方部份,以具有比该第二闸极层的该突出上方部分以及该第一闸极层还要小的一宽度;g.形成一闸极罩幕于该第二闸极层上;h.形成闸极侧壁间隙壁于该第二闸极层的该突出上方区域以及该闸极罩幕上;以及i.进行一离子植入制程,以在该基底的该主动区中形成一源极/汲极区,相邻于该闸极侧壁间隙壁。40.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中进一步包括:在该凹穴沟渠的该侧壁上形成该凹穴内侧壁间隙壁之前,扩大该凹穴沟渠的一底部区域。41.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中在该基底的该主动区中的该源极/汲极区是一n+源极/汲极区。42.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该氧化罩幕层具有一厚度约为200埃。43.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层为一多晶硬罩幕。44.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层系利用一低压化学气相沈积(LPCVD)法形成。45.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该多晶罩幕层之一厚度约为1000埃。46.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该基底包括:一浅沟渠隔离区;以及该主动区包括一井区、一临限电压控制区、以及一源极/汲极区。47.如申请专利范围第46项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该浅沟渠隔离区具有一深度约为3000埃。48.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中蚀刻以形成该凹穴沟渠为一等向性蚀刻制程。49.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹陷沟渠具有一深度约为1500埃。50.如申请专利范围第40项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该扩大该凹穴沟渠之该下方宽度的步骤系用一化学乾蚀刻(CDE)制程进行。51.如申请专利范围第40项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴沟渠之该底部区域会被扩大到一宽度约为900埃。52.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电层系选自一氧化层、一氮氧化层、一氧化铝(Al2O3)层、以及一氧化铷(RuO)层其中之一。53.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电质系用一热氧化法形成。54.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该闸极介电具有一厚度约为50埃。55.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该第一闸极层为一多晶闸极层。56.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该第一闸极层具有一厚度约为800埃。57.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中形成该第一闸极层包括:在该基底与该凹穴沟渠上沈积一第一闸极层,以填满该凹陷沟渠;以及进行一回蚀刻制程蚀刻该第一闸极层,直到只在该凹穴沟渠的该下方区域中留下该第一闸极层为止。58.如申请专利范围第57项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该第一闸极层的沈积系用LPCVD制程形成。59.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该凹穴内侧壁间隙壁具有一厚度约为200埃。60.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中形成该凹穴内侧壁间隙壁包括:使用一LPCVD制程沈积一间隙壁层于该基底与该凹穴沟渠上;以及非等向性蚀刻该间隙壁层,以在该凹穴沟渠的该侧壁上形成该凹穴内侧壁间隙壁。61.如申请专利范围第60项所述之生一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该间隙壁层为一氧化矽层或一氮化矽层。62.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该第二闸极层为一多晶闸极层。63.如申请专利范围第39项所述之在一半导体基底内形成自动对准内闸极凹穴通道之方法,其中该第二闸极层系用一LPCVD层形成。图式简单说明:图1为根据本发明第一实施例的一种自动对准凹穴通道电晶体的布局之上视图;图2至图11为根据本发明第一实施例,自动对准内闸极凹穴通道电晶体的制造方法之制作流程剖面图,其中图2至图9以及图11是沿着图1的线段I-I'之剖面图,而第10图是沿着图1的线段II-II'的剖面图;图12为根据本发明第二实施例的一种自动对准凹穴通道电晶体的布局之上视图;图13至图22为根据本发明第二实施例,自动对准内闸极凹穴通道电晶体的制造方法之制作流程剖面图,其中图13至图20以及图22是沿着图2的线段I-I'之剖面图,而图21是沿着图2的线段II-II'的剖面图。
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