[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010167317.6
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101866857A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 舛岡富士雄;中村廣記;新井紳太郎;工藤智彥;星拿伐布;布德哈拉久·卡維沙·戴維;沈南勝;沙樣珊·陸格瑪尼·戴維
• 申請（專利權）人: 日本優尼山帝斯電子株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/10;H01L29/423
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭小軍;馮志云

1.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

在襯底上形成第一柱狀半導體層，并在位于該第一柱狀半導體層下面的該襯底的上部形成第一平面半導體層；

在該第一柱狀半導體層的下部以及該第一平面半導體層的全部或上部形成第二導電類型的第一半導體層；

圍繞該第一柱狀半導體層的下側壁以及在該第一平面半導體層上方形成第一絕緣膜；

圍繞該第一柱狀半導體層形成柵極絕緣膜和柵極電極；

形成側壁狀第二絕緣膜，其圍繞該第一柱狀半導體層的上側壁并接觸該柵極電極的上表面，以及圍繞該柵極電極和該第一絕緣膜的側壁；

在該第一柱狀半導體層的上部形成該第二導電類型的第二半導體層，并在該第二導電類型的該第一半導體層和該第二導電類型的該第二半導體層之間形成第一導電類型的半導體層；以及

在該第二導電類型的該第一半導體層的上表面以及該第二導電類型的該第二半導體層的上表面分別形成金屬半導體化合物，

其中，該第一絕緣膜的厚度大于圍繞該第一柱狀半導體層形成的該柵極絕緣膜的厚度。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該第一柱狀半導體層的中心軸與該第一柱狀半導體層的邊緣之間的長度大于該第一柱狀半導體層的該中心軸與該第一柱狀半導體層的側壁之間的長度、該柵極絕緣膜的厚度、該柵極電極的厚度以及圍繞該柵極電極和該第一絕緣膜的該側壁形成的該側壁狀第二絕緣膜的厚度的總和。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該柵極電極的厚度大于圍繞該第一柱狀半導體層的上側壁并接觸該柵極電極的上表面而形成的該側壁狀第二絕緣膜的厚度。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

該第一平面半導體層為第一平面硅層；

該第一柱狀半導體層為第一柱狀硅層；

該第一導電類型的該半導體層為該第一導電類型的硅層；

該第二導電類型的該第一半導體層為該第二導電類型的第一硅層；以及

該第二導電類型的該第二半導體層為該第二導電類型的第二硅層。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于：

該第一導電類型的該半導體層為p型硅層或非摻雜硅層；

該第二導電類型的該第一半導體層為n型硅層；以及

該第二導電類型的該第二半導體層為n型硅層。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于：

該第一導電類型的該半導體層為n型硅層或非摻雜硅層；

該第二導電類型的該第一半導體層為p型硅層；以及

該第二導電類型的該第二半導體層為p型硅層。

7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：

在該襯底上形成襯墊氧化膜；

在該襯墊氧化膜上形成第一氮化膜，以在形成該第一柱狀硅層時用作為掩膜；

在該第一氮化膜上形成第一非晶硅或多晶硅膜；

在該第一非晶硅或多晶硅膜上敷設抗蝕層，并通過光刻將第一柱狀層圖案轉移至該抗蝕層，從而形成對應于該第一柱狀層圖案的第一抗蝕層；以及

依序蝕刻該第一非晶硅或多晶硅膜和該第一氮化膜，以形成第一硬掩膜。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，包括通過利用該第一硬掩膜的干蝕刻工藝形成該第一柱狀硅層的步驟。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在該干蝕刻期間，完全地蝕刻用作為該第一硬掩膜的該第一非晶硅或多晶硅膜以使電漿發射強度發生改變，其中，該電漿發射強度可由干蝕刻器件檢測，且其中形成該第一柱狀硅層的步驟包括檢測該電漿發射強度的變化，并基于該檢測結果決定該干蝕刻工藝的終止時間，以控制該第一柱狀硅層的高度尺寸。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，在該干蝕刻工藝之前的該第一非晶硅或多晶硅膜的高度尺寸小于該第一柱狀硅層的高度尺寸。

11.如權利要求4所述的方法，包括犧牲氧化位于該襯底上的該第一柱狀硅層的表面，以降低充當溝道區的該第一柱狀硅層的側壁的不規則性，同時移除該第一柱狀硅層中具有該干蝕刻工藝中注入的碳原子的表面部分，并保護該第一柱狀硅層不受包括后續干蝕刻工藝中產生的副產物在內的污染。