[發(fā)明專利]具有凹陷通道晶體管的半導(dǎo)體器件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610145909.1
• 申請(qǐng)日: 2006-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101064342A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭星雄;李相敦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海力士半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L27/108;H01L21/336;H01L21/8242
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧紅霞;張?zhí)焓?/td>

1.一種半導(dǎo)體器件，其包括：

器件隔離結(jié)構(gòu)，其形成于半導(dǎo)體基板中以限定有源區(qū)，所述有源區(qū)在其側(cè)壁的下部具有凹陷區(qū)域；

凹陷通道區(qū)域，其形成于所述有源區(qū)之下的所述半導(dǎo)體基板中，所述凹陷通道區(qū)域具有豎直的SOI通道結(jié)構(gòu)，所述SOI通道結(jié)構(gòu)形成于沿著柵極區(qū)縱向的所述器件隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁處；

柵極絕緣膜，其形成于包含所述凹陷通道區(qū)域的所述半導(dǎo)體基板之上；以及

柵極電極，其形成于所述柵極絕緣膜之上以填充所述凹陷通道區(qū)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述凹陷通道區(qū)域包含存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的一部分以及沿著所述有源區(qū)的縱向與所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)區(qū)域相鄰的通道區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成于硅層上的源極/漏極區(qū)域，所述硅層通過(guò)利用所述柵極電極兩側(cè)的半導(dǎo)體基板作為晶種層來(lái)生長(zhǎng)。

4.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：

在半導(dǎo)體基板中形成器件隔離結(jié)構(gòu)以形成有源區(qū)，所述有源區(qū)在其側(cè)壁的下部具有凹陷區(qū)域；

在所述半導(dǎo)體基板和所述器件隔離結(jié)構(gòu)之上形成硬掩模層，所述硬掩模層限定凹形柵極區(qū)；

在所述凹形柵極區(qū)的側(cè)壁處形成凹陷通道間隙壁；

通過(guò)利用所述些凹陷通道間隙壁和所述硬掩模層作為蝕刻掩模，蝕刻在所述凹形柵極區(qū)的底部露出的半導(dǎo)體基板以形成凹陷部，其中所述凹陷部包含具有豎直的SOI通道結(jié)構(gòu)的凹陷通道區(qū)域，所述SOI通道結(jié)構(gòu)形成于沿著所述柵極區(qū)縱向的所述器件隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁處；

除去所述凹陷通道間隙壁和所述硬掩模層以露出所述半導(dǎo)體基板；

在所述露出的半導(dǎo)體基板之上形成柵極絕緣膜；以及

形成柵極結(jié)構(gòu)，其包含柵極硬掩模層圖案與柵極電極的疊層結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)填充所述柵極區(qū)的柵極絕緣膜之上的凹陷通道區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述形成器件隔離結(jié)構(gòu)的步驟包括：

蝕刻具有墊氧化物膜和墊氮化物膜的半導(dǎo)體基板的預(yù)定區(qū)域，以形成限定有源區(qū)的溝槽；

在包含所述溝槽的半導(dǎo)體基板之上形成第一絕緣膜；

蝕刻所述第一絕緣膜以在所述溝槽的側(cè)壁處形成第一間隙壁；

利用所述第一間隙壁作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻在所述溝槽的底部露出的半導(dǎo)體基板，以形成底切空間，在所述底切空間中，所述半導(dǎo)體基板被除去；以及

形成所述器件隔離結(jié)構(gòu)，其填充包含所述底切空間的溝槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一絕緣膜從氮化硅膜、氧化硅膜、硅膜及其組合所構(gòu)成的群組中選出，其中所述第一絕緣膜的厚度范圍是從1nm至100nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一絕緣膜通過(guò)CVD方法或ALD方法而形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中用于形成所述第一間隙壁的蝕刻工序借助等離子蝕刻方法而執(zhí)行，所述等離子蝕刻方法利用選自C_xF_yH_z、O₂、HCl、Ar、He及其組合所構(gòu)成的群組的氣體。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中蝕刻在所述溝槽之下露出的半導(dǎo)體基板以形成第二溝槽，所述第二溝槽包含底切空間，在所述底切空間中，預(yù)定區(qū)域之下的半導(dǎo)體基板被除去。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中用于形成所述第二溝槽的蝕刻工序通過(guò)如下方式執(zhí)行，即，將所述溝槽之下露出的半導(dǎo)體基板暴露于HCl及H₂的混合氣體的氛圍下并且處于500℃至1000℃的溫度范圍內(nèi)。

11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述器件隔離結(jié)構(gòu)的步驟包含借助CMP方法進(jìn)行拋光。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中用于形成所述底切空間的蝕刻工序利用HCl與H₂的混合氣體并且在500℃至1000℃的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。

13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括除去所述墊氮化物膜。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中用于所述墊氮化物膜的除去工序借助濕式蝕刻方法而執(zhí)行，所述濕式蝕刻方法利用H₃PO₄。