[發明專利]制造半導體器件的方法

無效

• 申請號: 200910132611.0
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101552239A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 樸相勛;曹允碩;曹祥薰;李春熙
• 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;H01L21/28;H01L21/3213
• 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

本發明要求2008年4月4日申請的韓國專利申請No.10-2008-0031477的優先權，其全文通過引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明內容涉及制造半導體器件的方法，且更具體涉及制造具有從頂部至底部方向上形成的溝道(在本文中稱為垂直溝道)的半導體器件的方法。

背景技術

為減小尺寸，通過將源極區和漏極區布置在有源區的上部和下部中而將半導體器件設計成具有垂直溝道。

圖1A和圖1B為描述發明者已知的能夠制造具有垂直溝道的半導體器件的方法的示意性橫截面圖。

如圖1A中所示，在襯底11上形成多個柵極硬掩模圖案12，且使用所述多個柵極硬掩模圖案作為蝕刻阻擋或掩模而形成柱狀物頭13。接著，在每一個柱狀物頭13和相應柵極硬掩模圖案12的側壁上形成側壁鈍化層14，通過使用側壁鈍化層14作為蝕刻阻擋或掩模來各向同性地蝕刻襯底11形成柱狀物頸15。柱狀物頸15與柱狀物頭13一起限定柱狀物圖案。

接著，在柱狀物頭13的一部分以及柱狀物頸15上形成柵極絕緣層16，并沿著襯底的輪廓沉積導電層17。

如圖1B中所示，通過各向異性地蝕刻導電層17而形成柵電極17A以圍繞柱狀物頸15。

在已知的制造方法中，在導電層17的各向異性蝕刻期間，襯底11可能會部分損失，如圖1B的圓圈18中所示。襯底11的潛在損失使所制造的半導體器件的操作特性劣化。

具體地，實施導電層17的各向異性蝕刻，直至形成在柱狀物頭13的側壁處的側壁鈍化層14暴露為止。因此，潛在地，沉積在相鄰柱狀物圖案之間的導電層17可能被過度蝕刻。因此，如圖1B的圓圈18中所示，襯底11的一部分可能會無意中損失。

盡管可將具有極佳選擇性的蝕刻配方(etching?recipe)用于導電層17的各向異性蝕刻，但因為選擇性并非無限的，所以仍存在限制。

發明內容

根據一個或多個實施方案，一種在襯底上制造半導體器件的方法包括：在襯底上形成具有柱狀物頭和柱狀物頸的至少一個柱狀物圖案；形成圍繞柱狀物頸的柵極絕緣層；在其中柱狀物頸上具有柵極絕緣層的襯底上方形成導電層；和通過對導電層實施多個蝕刻工藝而形成圍繞柱狀物頸上的柵極絕緣層的柵電極。

根據一個或多個實施方案，一種由沉積在襯底上的導電層形成柵電極的方法(在襯底上具有包括柱狀物頭、柱狀物頸的至少一個柱狀物圖案以及圍繞柱狀物頸的柵極絕緣層)包括：對導電層依次實施多個不同蝕刻工藝以形成圍繞柱狀物頸上的柵極絕緣層的柵電極；其中所述多個蝕刻工藝中的每一個均部分地移除導電層的厚度，以減小過度蝕刻襯底和/或柵極絕緣層的可能性。

附圖說明

通過舉例而非限制地結合附圖說明各種實施方案，其中相同的附圖標記表示相同的元件。

圖1A及圖1B為描述制造具有垂直溝道的半導體器件的已知方法的示意橫截面圖。

圖2A至圖2F為說明根據一些實施方案的制造具有垂直溝道的半導體器件的方法的示意橫截面圖。

具體實施方式

如圖2A中所示，在襯底21上形成多個柵極硬掩模圖案22，通過使用所述多個柵極硬掩模圖案22作為蝕刻阻擋或掩模來蝕刻襯底21而形成柱狀物頭23。

在一些實施方案中，柵極硬掩模圖案22由氮化物層(具體地，氮化硅層)制成。

在各柵極硬掩模圖案22和柱狀物頭23的側壁上形成側壁鈍化層24，通過使用側壁鈍化層24作為蝕刻阻擋或掩模來各向異性地蝕刻襯底21而形成柱狀物頸25。

通過在沿著具有柱狀物頭23的襯底的輪廓沉積氮化物層之后實施回蝕工藝而形成側壁鈍化層24。

在下文中，將柱狀物頭23與相應柱狀物頸25一起稱為柱狀物圖案。柱狀物圖案為有源區。

接著，形成柵極絕緣層26以至少圍繞柱狀物頸25。

在具有柱狀物圖案和形成于其上的柵極絕緣層26的襯底上形成導電層27。

在一些實施方案中，導電層27由至少多晶硅層和/或至少金屬層形成。用于導電層27的金屬層包括選自鎢(W)、鈷(Co)、鎳(Ni)、氮化鈦層(TiN)和鈦(Ti)中的至少一種。例如，在一個實施方案中，導電層27包括鈦層和氮化鈦層的堆疊結構。

接著，在具有導電層27的襯底的整個上表面上形成犧牲層28。

犧牲層28在后續工藝中保護柵極絕緣層26和在柱狀物圖案之間的襯底21。可使用完全填充相鄰柱狀物圖案之間的間隙的絕緣層作為犧牲層28。例如，在一些實施方案中，犧牲層28可以是通過旋涂沉積的旋涂介電層。