[發(fā)明專利]形成半導(dǎo)體器件的柵極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910140778.1
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101604628A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 車韓燮
• 申請（專利權(quán)）人: 美格納半導(dǎo)體有限會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;吳亦華

相關(guān)申請

本發(fā)明要求2008年6月11日、2008年6月11日和2008年10月13 日分別提交的韓國專利申請10-2008-0054886、10-2008-0054892和 10-2008-0100229的優(yōu)先權(quán)，通過引用將它們并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造技術(shù)；更具體涉及形成半導(dǎo)體器件的柵極 的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件集成密度增加，晶體管的溝道長度減小，源極和漏極 的密集程度逐漸地增加。因此，源極和漏極之間的嚴(yán)重干擾導(dǎo)致減小閾值 電壓和增加漏電流的短溝道效應(yīng)。為了抑制短溝道效應(yīng)，對于其中晶體管 具有多面體溝道(polyhedral?channel)的三柵極型晶體管和凹陷柵極型晶 體管已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。

根據(jù)形成凹陷柵極型晶體管的方法，將溝道區(qū)的襯底蝕刻至一定深度 以形成溝槽，并且沿著溝槽內(nèi)表面形成柵極絕緣層。然后，在柵極絕緣層 上形成柵極以填充溝槽。在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于抑制了源極和漏極之間的 干擾，所以電性能得到顯著地改善。

然而，在形成凹陷柵極型晶體管的所述方法中，由于通過等離子體蝕 刻工藝來蝕刻襯底，所以用于溝道的區(qū)域受到等離子體的損傷，導(dǎo)致晶體 缺陷如堆垛層錯。因此，界面陷阱密度增加。此外，由于等離子蝕刻的特 征，所以表面粗糙度劣化。此外，當(dāng)通過蝕刻襯底形成溝槽時，上部邊緣 部分尖銳地形成，電場集中在該尖銳上部邊緣部分上，導(dǎo)致器件特性和可 靠性的劣化。

下面將描述三柵極型晶體管的問題。

圖1是說明典型三柵極型晶體管的透視圖。

參考圖1，典型的三柵極型晶體管在三個表面，即兩個側(cè)面(側(cè)壁) 和一個上表面上具有溝道。由于兩個側(cè)面形成為溝道，所以在器件具有相 同尺寸時可獲得大得多的電流。在圖1中，附圖標(biāo)記“G”、“D”和“S”分別 表示柵電極、漏極區(qū)和源極區(qū)。

圖2是說明典型的三柵極型晶體管的問題的透視圖。

參考圖2，蝕刻襯底以使用側(cè)面作為溝道。在此，通常使用等離子體 蝕刻工藝。

這樣的等離子體蝕刻工藝具有如下三個問題。

首先，等離子體損傷導(dǎo)致晶體缺陷。如果由等離子體損傷所導(dǎo)致的晶 體缺陷發(fā)生在用作溝道的側(cè)面A中，那么器件特性劣化。特別地，器件的 可靠性降低。

第二，等離子體蝕刻工藝的使用劣化表面粗糙度，例如在等離子體蝕 刻工藝期間在側(cè)面A中不可避免地形成的條痕。側(cè)面A的表面粗糙度減小 載流子遷移率，因此劣化器件特性。

第三，在上部邊緣部分B中產(chǎn)生電場集中。當(dāng)邊緣部分B的曲率半徑 小時，施加到柵極氧化物層的電場增加。因此，導(dǎo)致柵極氧化物層的失效， 或者使得柵極氧化物層的壽命減少。如圖3所示，當(dāng)曲率半徑為7nm時， 施加到邊緣部分的電場比施加到平坦部分的電場高約9％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施方案涉及提供一種形成半導(dǎo)體器件的柵極的方法， 其能夠防止器件的特性和可靠性由于等離子體蝕刻工藝而劣化。

本發(fā)明的另一個實施方案涉及提供一種形成半導(dǎo)體器件的柵極的方 法，其能夠防止由于等離子體蝕刻工藝導(dǎo)致的在上部邊緣部分處發(fā)生電場 集中。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種形成半導(dǎo)體器件的三柵極的方法， 所述方法包括：準(zhǔn)備包括支撐襯底、掩埋絕緣層和半導(dǎo)體層的襯底；通過 氣相蝕刻工藝來蝕刻所述半導(dǎo)體層以形成彼此間隔的第一和第二溝槽；在 包括第一和第二溝槽的所述襯底上形成柵極絕緣層；和在所述柵極絕緣層 上形成柵極導(dǎo)電層。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種形成半導(dǎo)體器件的三柵極的方法， 所述方法包括：在襯底上形成緩沖層和硬掩模；蝕刻所述硬掩模和所述緩 沖層以形成硬掩模圖案和緩沖圖案；利用所述硬掩模圖案作為蝕刻阻擋 層，通過利用氣相蝕刻工藝來部分蝕刻所述襯底而在所述襯底內(nèi)形成間隔 的第一和第二溝槽；形成掩埋絕緣層以填充所述第一和第二溝槽；移除所 述硬掩模圖案和所述緩沖圖案；在所述第一溝槽和所述第二溝槽之間的所 述襯底上形成柵極絕緣層；形成導(dǎo)電層以覆蓋所述柵極絕緣層；和蝕刻所 述導(dǎo)電層以形成柵電極。