本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法，该半导体器件包括：硅衬底；形成在所述硅衬底中以划分有源区的器件隔离结构，所述有源区包含一对栅极形成区域、在所述栅极形成区域之间的漏极形成区域和所述栅极形成区域之外的源极形成区域；形成在所述有源区的每个栅极形成区域中的非对称球型凹进栅极，所述非对称球型凹进栅极在其面对所述源极形成区域的侧壁的下端部分上具有球形的形状；以及，分别形成在所述非对称球型凹进栅极两侧的所述衬底表面上的源极区域和漏极区域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件，更具体而言，涉及一种具有非对称球型 凹进栅极的半导体器件及其制造方法，该半导体器件增大了有效沟道长度 并防止了阈值电压在栅极之间相互影响下降低。
技术介绍
随着用于开发半导体器件的设计规则降低到100nm的水平以下，其中 阈值电压由于沟道长度的减小而迅速降低的短沟道效应变得越发严重。因 此，当利用常规的平面晶体管结构获得半导体器件所需的目标阈值电压时， 在工艺和器件结构方面必然存在限制。因此，为了克服由短沟道效应引起的问题，在常规技术中公开了具有 凹进栅极的半导体器件。在这样的常规半导体器件中，首先在硅衬底的区 域上界定凹槽，接着在凹槽中形成栅极从而增大有效沟道长度。此外，在常规技术中公开了在70nm以下的半导体器件的制造期间界定 球型凹槽的技术。与通常的凹进栅极相比，形成在球型凹槽中的凹进栅极 (以下称为球型凹进栅极)使得有效沟道长度被进一步增大；并且衬底 的掺杂浓度被进一步减小；漏极诱导势垒降低(DBIL)特性被进一步改 善。图1是示出具有球型凹进栅极的常规半导体器件的截面图。器件隔离 结构102形成在硅衬底101上以划分(界定)有源区。在有源区的栅极形 成区域中界定球型凹槽Hl,并在^求型凹槽H1中形成球型凹进栅极110。并且，分别在球型凹进栅极110的两侧壁上形成每个都包括由氧化物 层115a和氮化物层115b构成的双层的栅极间隔壁115。分别在球型凹进栅 极110两侧的硅衬底101的表面上形成源极区域116和漏极区域117。在源 极区域116和漏极区域117上，在包括栅极间隔壁115的球型凹进栅极110 之间的区域上形成着陆插塞(landing plug) 119。在图l中，附图标记111至114和118表示栅极氧化物层lll,栅极 多晶硅层112,栅极硅化鴒层113,栅极硬掩模层114以及层间绝缘层118。具有基本平面沟道结构的常规半导体器件相比时，改善了短沟道效应。并 且，因为凹槽的下端具有球形轮廓，所以当与含有其特征在于垂直轮廓的 通常凹进栅极的半导体器件相比时，有效沟道长度进一步增大。器件提供了某些优点，但也存在许多问题，因为栅极的下端形状像球，所 以相邻棚4及的下端之间的间隔减小。因此，在某一单元中的一个栅4及的工 作减小了另 一 栅极的阈值电压，由此劣化了泄漏电流特性并引起了严重的 问题。因而，在采用常规技术中的球型凹进栅极时存在困难。
技术实现思路
方法，其能够防止相邻栅极之间相互影响下的阈值电压的降低。此外，本专利技术涉及一种含有非对称球型凹进栅极的半导体器件及其制 造方法，其能够防止相邻栅极之间相互影响下的阈值电压的降低，由此确 保预期的泄漏电流特性。在一个实施例中， 一种半导体器件包括硅衬底；形成在所述硅衬底 上以划分(或界定)有源区的器件隔离结构，所述有源区包含成对的栅极 形成区域、在所述栅极形成区域之间的漏极形成区域和所述栅极形成区域 之外的源极形成区域；形成在所述有源区的每个栅极形成区域中的非对称 球型凹进4册极，所述非对称球型凹进栅极在其面对所述源极形成区域的侧 壁的下端部分上具有球形的形状；以及分别形成在所述非对称球型凹进栅 极两侧的所述衬底表面上的源极区域和漏极区域。所述半导体器件还包括形成在所述非对称球型凹进栅极两侧壁上的栅 极间隔壁。所述半导体器件还包括形成在包括所述栅极间隔壁的所述非对称球型 凹进栅极之间的所述源极区域和漏极区域上的着陆插塞。在另一实施例中， 一种半导体器件的制造方法包括以下步骤在硅衬 底上形成划分了有源区的器件隔离结构，所述有源区含有成对的栅极形成 区域、在所述栅极形成区域之间的漏极形成区域和所述栅极形成区域之外 的源极形成区域；在包括所述器件隔离结构的所述硅衬底上形成硬掩模，并确保所述硬掩^f莫含有用于暴露所述栅极形成区域的开口 ；通过蚀刻暴露 的栅极形成区域界定第 一 凹槽；在包括所述硬掩模开口的所述第 一 凹槽的 面对所述源极形成区域的侧壁上形成间隔壁；通过利用包括所述间隔壁的硬掩模作为蚀刻掩模蚀刻暴露的所述第 一凹槽的底部，在所述第 一凹槽之 下界定第二凹槽；去除所述间隔壁和所述硬掩模；在包括所述第一凹槽和 所述第二凹槽的衬底的表面上形成氧化物层，以暴露所述第二凹槽面对所 述源极形成区域的侧壁的下端部分；通过各向同性地蚀刻暴露的所述第二 凹槽侧壁的下端部分，界定包括所述第一和第二凹槽的非对称球型凹槽， 由此形成球型凹槽；去除所述氧化物层；在所述非对称球型凹槽中形成非 对称球型凹进栅极；以及在所述非对称球型凹进栅极两侧的所述衬底的表 面上形成源极区域和漏极区域。所述硬掩模形成为氧化物层和多晶硅层的叠层。所述形成间隔壁的步骤包括以下子步骤在包括所述第 一凹槽的硬掩 模上形成间隔壁层；通过各向异性的蚀刻所述间隔壁层，在包括所述硬掩 模开口的所述第一凹槽的两侧壁上形成间隔壁；在含有形成在包括所述硬掩模开口的所述第一凹槽两侧壁上的间隔壁的所得衬底上形成光致抗蚀剂 图案，使得通过所述光致抗蚀剂图案覆盖形成在所述第一凹槽的面对所述 源极形成区域的侧壁上的间隔壁，并暴露形成在所述第一凹槽的面对所述 漏极形成区域的侧壁上的间隔壁；去除形成在所述第一凹槽的面对所述漏 极形成区域的侧壁上的暴露的间隔壁；以及去除所述光致抗蚀剂图案。所述形成氧化物层以暴露所述第二凹槽面对所述源极形成区域的侧壁 的下端部分的步骤包括以下子步骤随着去除所述间隔壁和所述硬掩模， 将氧离子斜向注入到所得衬底中，使得所述氧离子仅被注入到除了所述第 二凹槽面对所述源极形成区域的侧壁下端部分之外的所得衬底部分中；通 过用于所得衬底的氧化工艺，在包括所述第一和第二凹槽的所述衬底的表 面上形成氧化物层，使得在含有注入的氧离子的所得衬底部分上的所述氧 化物层的厚度大于没有注入的氧离子的所得衬底部分上的所述氧化物层的 厚度；以及湿法蚀刻所述氧化物层至一厚度，由此去除形成在所述第二凹 槽面对所述源极形成区域的侧壁的下端部分上的部分所述氧化物层。以l-50KeV的能量和1E12-5E15离子/cm2的浓度以及1-10°的角度进行 所述氧离子的斜向离子注入。通过利用Cl2、 HBr和CF4气体进行各向同性蚀刻10-60秒，来实施界 定所述非对称球型凹槽的步骤。所述形成非对称球型凹进栅极的步骤包括以下子步骤在包括所述非 对称球型凹槽的所述衬底的表面上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上 形成第一栅极导电层以填充所述非对称球型凹槽；平坦化所述第一栅极导 电层的表面；在所述平坦化的第一栅极导电层上顺序形成第二栅极导电层 和硬掩模层；以及蚀刻所述硬掩模层、所述第二栅极导电层、所述第一栅 极导电层和所述栅极绝缘层。在实施蚀刻所述硬掩模层、所述第二栅极导电层、所述第一栅极导电 层和所述栅极绝缘层的步骤之后，所述方法还包括形成栅极间隔壁的步骤， 每个栅极间隔壁包括由氧化物层和氮化物层构成的双层。在实施形成栅极间隔壁的步骤之后，所述方法还包括在所述非对称球 型凹进栅极之间的所述源极区域和漏极区域上形成着陆插塞的步骤。附图说明图1是示出具有球型凹进栅极的常规半导体器件的截面图； 件的截面图；图3A至3H是示出根据本专利技术另 一实施例的具有非对称球型凹进栅极 的半导体器件的制造方法的截本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，所述半导体器件具有硅衬底，所述硅衬底具有有源区，所述有源区具有成对的栅极形成区域、在所述栅极形成区域之间的漏极形成区域和在所述栅极形成区域之外的源极形成区域，所述半导体器件包括：形成在所述有源区的每个栅极形成区域中的 非对称球型凹进栅极，其中所述非对称球型凹进栅极的下端朝向所述有源区的源极形成区域弯曲；形成在所述源极形成区域中的一部分所述衬底表面上的源极区域；以及形成在所述漏极形成区域中的一部分所述衬底表面上的漏极区域。
【技术特征摘要】
KR 2006-9-30 96719/061.一种半导体器件，所述半导体器件具有硅衬底，所述硅衬底具有有源区，所述有源区具有成对的栅极形成区域、在所述栅极形成区域之间的漏极形成区域和在所述栅极形成区域之外的源极形成区域，所述半导体器件包括形成在所述有源区的每个栅极形成区域中的非对称球型凹进栅极，其中所述非对称球型凹进栅极的下端朝向所述有源区的源极形成区域弯曲；形成在所述源极形成区域中的一部分所述衬底表面上的源极区域；以及形成在所述漏极形成区域中的一部分所述衬底表面上的漏极区域。2. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述非对称球型凹进栅极 的下端部分是球形的。3. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中通过至少一个隔离结构界 定所述有源区。4. 根据权利要求1所述的半导体器件，还包括形成在所述非对称球型凹进栅极的两側壁上的栅极间隔壁。5. 根据权利要求4所述的半导体器件，还包括形成在包括所述栅极间隔壁的非对称球型凹进栅极之间的所述源极区 域和漏极区域上的着陆插塞。6. —种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在硅衬底中形成划分了有源区的器件隔离结构，所述有源区含有成对 的栅极形成区域、在所述4册极形成区域之间的漏极形成区域和所述栅极形 成区域之外的源极形成区域；在包括所述器件隔离结构的所述硅衬底上形成硬掩模，所述硬掩模具 有用于暴露所述栅极形成区域的开口 ；通过蚀刻暴露的栅极形成区域界定第 一 凹槽；在包括所述硬掩模开口的所述第一凹槽的面对所述源极形成区域的侧 壁上形成间隔壁；通过利用包括所述间隔壁的硬掩模作为蚀刻掩模，蚀刻暴露的所述第 一凹槽的底部，在所述第一凹槽之下界定第二凹槽； 去除所述间隔壁和所迷硬掩模；在包括所述第一凹槽和所述第二凹槽的所述衬底的表面上形成氧化物层，以暴露所述第二凹槽的面对所述源极形成区域的侧壁的下端部分；通过各向同性地蚀刻暴露的所述第二凹槽的侧壁的下端部分，界定包括所述第一凹槽和第二凹槽的非对称球型凹槽，由此形成球型凹槽； 去除所述氧化物层；在所述非对称球型凹槽中形成非对称球型凹进栅极；以及 漏才及区域。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述硬掩模形成为氧化物层和多 晶硅层的叠层。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述形成间隔壁的步骤包括 在包括所述第一凹槽的硬掩模上形成间隔壁层；通过各向异性的蚀刻所述间隔壁层，在包括所述硬掩模开口的所述第 一凹槽的两侧壁上形成间隔壁；在具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：金经都，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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