[發明專利]半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200810089862.0
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101335240A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 金大植
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/8242;H01L21/768;H01L27/088;H01L27/108;H01L23/522
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉繼富;顧晉偉

相關申請交叉引用

本申請要求2007年6月28日申請的韓國專利申請10-2007-64473的優先權，其全文通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，更特別涉及包括具有凹陷柵極的晶體管的半導體器件及其制造方法。

背景技術

由于近來發展的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的設計規則減小至亞-100nm或更小，溝道長度也隨之下降。結果，在實現特定器件所要求的MOSFET器件的閾值電壓Vt目標中，現有的平面晶體管結構在工藝和器件方面受到限制。因而，為了防止MOSFET器件的短溝道效應，已經對具有三維凹陷柵極的MOSFET器件進行了積極研究，其中在通過蝕刻硅襯底形成的溝槽中形成柵極。

然而，常規三維凹陷柵極結構的問題在于就溝道面積增加而言，相對于增加的溝道面積，導通電流效應沒有增加。

發明內容

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法，其中在包括具有凹陷柵極的晶體管的半導體器件中，相對于增加的溝道面積，導通電流效應可以提高。

在本發明的一個實施方案中，一種半導體器件包括：沿一個方向平行形成在半導體襯底的有源區中的多個溝槽；在包括溝槽的半導體襯底上與溝槽交叉形成的凹陷柵極；在凹陷棚極兩側的包括溝槽的襯底中形成的源極/漏極區；在包括凹陷柵極的半導體襯底上方形成的層間絕緣層；穿過層間絕緣層中的第一接觸孔連接至溝槽底部的源極/漏極區和穿過第一接觸孔之間的第二接觸孔連接至半導體襯底中的源極/漏極區的接觸塞；和連接至接觸塞的金屬線。第一接觸孔和第二接觸孔互連以形成作為線圖案形狀的接觸塞。

在另一實施方案中，一種半導體器件包括：沿一個方向平行形成在半導體襯底的有源區中的多個溝槽；在包括溝槽的半導體襯底上與溝槽交叉形成的凹陷柵極；在凹陷柵極兩側的包括溝槽的襯底中形成的源極/漏極區；在包括凹陷柵極的半導體襯底上方形成的第一層間絕緣層；穿過第一層間絕緣層中的第一接觸孔連接至溝槽底部的源極/漏極區的定位接觸塞(landing?contact?plug)；在包括定位接觸塞的第一層間絕緣層上形成的第二層間絕緣層；穿過第二層間絕緣層中的第二接觸孔連接至定位接觸塞和穿過定位接觸塞之間的第三接觸孔連接至半導體襯底中的源極/漏極區的金屬線接觸塞；和連接至金屬線接觸塞的金屬線。第二接觸孔和第三接觸孔互連以形成作為線圖案形狀的金屬線接觸塞。

在本發明的另一實施方案中，一種制造半導體器件的方法包括：在半導體襯底的有源區中沿一個方向形成多個溝槽；在包括溝槽的半導體襯底上形成與溝槽交叉的凹陷柵極；在凹陷柵極兩側的包括溝槽的半導體襯底中形成源極/漏極區；在包括凹陷柵極的半導體襯底上方形成層間絕緣層；蝕刻層間絕緣層以形成接觸孔，通過接觸孔在凹陷柵極兩側暴露出溝槽底部的源極/漏極區和半導體襯底中的源極/漏極區；形成填充接觸孔的接觸塞；和形成連接至接觸塞并且平行于凹陷柵極的金屬線。

接觸孔分為通過其暴露出溝槽底部的源極/漏極區的第一接觸孔和通過其暴露出半導體襯底中的源極/漏極區的第二接觸孔。第一接觸孔和第二接觸孔互連以形成線圖案形式的接觸塞。

在本發明的另一實施方案中，一種制造半導體器件的方法包括：在半導體襯底的有源區中沿一個方向形成多個溝槽；在包括溝槽的半導體襯底上形成與溝槽交叉的凹陷柵極；在凹陷柵極兩側的包括溝槽的半導體襯底中形成源極/漏極區；在包括凹陷柵極的半導體襯底上方形成第一層間絕緣層；蝕刻第一層間絕緣層以形成第一接觸孔，通過第一接觸孔在凹陷柵極兩側暴露出溝槽底部的源極/漏極區；形成填充第一接觸孔的定位接觸塞；在包括定位接觸塞的半導體襯底上方形成第二層間絕緣層；蝕刻第二層間絕緣層以形成第二接觸孔，通過第二接觸孔暴露出定位接觸塞和半導體襯底中的源極/漏極區；形成填充第二接觸孔的金屬線接觸塞；和形成連接至金屬線接觸塞并且平行于凹陷柵極的金屬線。

第二接觸孔分為通過其暴露出定位接觸塞的第三接觸孔和通過其暴露出半導體襯底中的源極/漏極區的第四接觸塞。

在上述實施方案中，源極/漏極區通過以0°至20°傾角和30°至40°扭轉角來離子注入N+雜質而形成。源極/漏極區通過以1.0×10¹⁵至9.0×10²⁰離子/cm²的劑量和10至20KeV的注入能量來離子注入N+雜質而形成。