五沟道鳍式晶体管及其制造方法技术

一种半导体器件，包括：限定凹陷有源区的衬底；鳍式有源区，连接到凹陷有源区并在凹陷有源区以上延伸。鳍式有源区包括第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧，第一侧和第二侧紧邻凹陷有源区，第五侧是鳍式有源区的上侧，第三侧设置于第一侧与第五侧之间，第四侧设置于第二侧与第五侧之间。栅绝缘层形成在鳍式有源区的第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧之上。栅电极层形成在栅绝缘层之上以基本上围绕鳍式有源区的第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造半导体器件的方法，具体地涉及五沟道鳍式(fin)晶体管及其制造方法。
技术介绍
由于动态随机存取存储器(DRAM)高度地集成，具有典型堆叠结构的栅的平面晶体管，即该晶体管具有堆叠结构的栅，被称作平面晶体管。平面晶体管具有水平沟道，由此可发生短沟道效应。在有源区与栅之间的接触面积也减少，由此晶体管的操作电流能力退化。因而，漏电流可增加，而且半导体器件的刷新特性和可靠性降低，由此使得难以减少半导体器件的尺寸。 为了解决上述限制，将有源区制成以鳍型突起，并且包括鳍式有源区的栅形成在衬底的上部上。因而，已提出了能增加晶体管的栅沟道长度并改善晶体管的操作电流能力的鳍式晶体管。 图1是图示传统鳍式晶体管的横截面视图。 如图1中所示，器件隔离层12形成在衬底11之上，由此限定了有源区。将器件隔离层12蚀刻到预定深度，由此形成具有鳍式结构的鳍式有源区13。然后，栅绝缘层14形成在鳍式有源区13之上。 接着，将覆盖鳍式有源区13的栅电极15沉积在栅绝缘层14和器件隔离层12之上。 接着，虽然没有示出，但是在栅电极15的两个底侧上执行源/漏离子注入工艺，由此形成源/漏区域。 图2是图示传统鳍式晶体管的顶视图。这里，图1中所示的相同标号在图2中表示类似元件。 如图2中所示，器件隔离层12形成在衬底11之上，由此限定了有源区。接着，将器件隔离层12蚀刻到预定深度。由此，形成了具有鳍式结构的鳍式有源区13，并且栅绝缘层14形成在鳍式有源区13之上。 接着，在栅电极15的两个底侧上执行源/漏离子注入工艺，由此形成了源/漏区域。 这时，鳍式晶体管的沟道限定在栅电极15之下。由于栅电极15覆盖了鳍式有源区13的上侧和两个横侧，鳍式晶体管包括三个沟道。即，沟道形成在横侧①和③以及上侧②之上。 然而，根据传统的鳍式晶体管，可能在增加形成三个沟道的鳍式有源区的有效沟道长度时具有限制，还需要单独的鳍式掩模以形成鳍式有源区域。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种鳍式晶体管及其制造方法，该鳍式晶体管能通过使用小的鳍式结构来增加沟道面积并确保充分的鳍式效应。 根据本专利技术的一个方面，提供一种鳍式晶体管，包括鳍式有源区；栅绝缘层，形成在鳍式有源区的侧壁和上部之上；以及栅电极，形成在栅绝缘层之上以覆盖鳍式有源区。 根据本专利技术的另一方面，一种用于制造鳍式晶体管的方法包括形成鳍式有源区；在鳍式有源区之上形成栅绝缘层；以及在栅绝缘层之上形成栅电极以覆盖栅有源区。 在一个实施例中，一种半导体器件包括限定凹陷有源区的衬底；鳍式有源区，连接到凹陷有源区并在凹陷有源区以上延伸。鳍式有源区包括第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧，第一侧和第二侧紧邻凹陷有源区，第五侧是鳍式有源区的上侧，第三侧设置于第一侧与第五侧之间，第四侧设置于第二侧与第五侧之间。栅绝缘层形成在鳍式有源区的第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧之上。栅电极层形成在栅绝缘层之上以基本上围绕鳍式有源区的第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧。第一侧、第三侧和第五侧具有基本上不同的斜度。第三侧和第四侧是弯曲表面。 在另一个实施例中，一种用于制造半导体器件的方法包括在具有凹陷有源区的衬底上形成第一鳍式有源区，该第一鳍式有源区在凹陷有源区以上延伸；将第一鳍式有源区成形为具有第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧的第二鳍式有源区；在第二鳍式有源区之上形成栅绝缘层；以及在栅绝缘层之上形成栅电极以基本上围绕第二鳍式有源区的第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧。附图说明图1是图示传统鳍式晶体管的横截面视图。 图2是图示传统鳍式晶体管的顶视图。 图3是图示根据本专利技术具体实施例的鳍式晶体管的横截面视图；以及图4A至4G是图示根据本专利技术具体实施例用于制造鳍式晶体管的方法的横截面视图。具体实施方式此后，参考如图将提供本专利技术的某些实施例的详细描述。 图3是图示根据本专利技术具体实施例的鳍式晶体管的横截面视图。 如图3中所示，选择性地蚀刻衬底31，由此形成了具有凸起型的蚀刻鳍式有源区35A。平坦化的器件隔离层32A形成在蚀刻的鳍式有源区35A的两侧中。栅绝缘层36A形成在所蚀刻的鳍式有源区35A的横侧和上侧之上，形成了覆盖所蚀刻的鳍式有源区35A的栅电极37A。这里，标号33A表示凹陷的有源区。 这时，蚀刻的鳍式有源区35A是具有五侧的结构，该五侧包括两个横侧35X、上侧35Z和连接横侧35X到上侧35Z的两个斜侧35Y。通过形成具有五侧的蚀刻鳍式有源区35A，有可能形成五沟道晶体管。通过采用五沟道晶体管，与三沟道晶体管相比可以增加沟道长度，由此较易于将器件制造得更小。下文将解释用于制造上述鳍式晶体管的方法。 图4A至4G是图示根据本专利技术具体实施例用于制造鳍式晶体管的方法的横截面视图。这里，图3中所示的相同标号在图4A至图4F中表示类似元件。 如图4A中所示，在衬底31的预定部分之上执行浅沟槽隔离(STI)工艺，由此在场区域中形成器件隔离层32。因而限定有源区33。第一掩模34形成在有源区33的预定部分之上。这里，第一掩模34的线宽范围从约10nm到约100nm。 如图4B中所示，通过使用第一掩模34的蚀刻工艺，将有源区33蚀刻到预定厚度，由此形成凸起型鳍式有源区35。蚀刻有源区33中除鳍式有源区35之外的上部，使得可使用最后的有源区35制作栅电极。剥离第一掩模34。此处，标号33A表示凹陷的有源区。 如图4C中所示，执行湿蚀刻工艺。由此，器件隔离层32减少到预定厚度，由此打开鳍式有源区35的横侧和上侧。 换句话说，从侧视图观察，湿蚀刻工艺暴露凸起型鳍式有源区35。在本实施例中，器件隔离层32的上表面基本上齐平于(flush to)凹陷有源区33A的上表面。因而，暴露鳍式有源区35的每个侧壁，并且将器件隔离层32制作成基本上齐平于凹陷有源区33A的上表面。这里，标号32A表示湿蚀刻的器件隔离层。 如图4D中所示，执行修整工艺以使鳍式有源区35的尺寸更小。使用硅回蚀工艺执行该修整工艺。由于鳍式有源区35主要包括硅，所以在所有侧上蚀刻它，由此减少了它的尺寸。下文将尺寸减小的鳍式有源区表示为蚀刻的鳍式有源区35A。 即，在硅回蚀工艺之前的鳍式有源区35是具有类六面体形状的柱。硅回蚀工艺蚀刻鳍式有源区35的所有侧，特别是鳍式有源区35的上侧的边缘。即，鳍式有源区35的上角是以快于侧壁的速率来蚀刻，由此限定了斜侧35Y(见图3D)。虽然斜侧示出为基本上平坦，但是它们也可以是弯曲表面，使得蚀刻的鳍式有源区35A可在其上部具有圆化的类圆顶形状。在本实施例中，鳍式有源区35的边缘约10到约500。由此，鳍式有源区35一般变得较小，而边缘变得圆化。 如上所述，顺序地通过使用第一掩模34的蚀刻工艺和硅回蚀工艺而形成的蚀刻鳍式有源区35A具有凸起形状，并设置为与相邻的蚀刻鳍式有源区(未示出)相分离预定距离。即，根据本专利技术的凸起型鳍式有源区不同于具有一个整体结构的常规鳍式有源区，该整体结构不与栅电极所经过的邻近有源区(未示出)相分离。 因而，本实施例的器件具有沿着蚀刻鳍式有源区35A的横侧而形成的沟道①和②、沿着蚀刻鳍式有源区35A的上侧而形成的沟道⑤、以及沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：限定凹陷有源区的衬底；鳍式有源区，连接到所述凹陷有源区并在所述凹陷有源区以上延伸，所述鳍式有源区包括第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧，所述第一侧和第二侧紧邻所述凹陷有源区，所述第五侧是所述鳍式有源 区的上侧，所述第三侧设置于所述第一侧与所述第五侧之间，所述第四侧设置于所述第二侧与所述第五侧之间；栅绝缘层，形成在所述鳍式有源区的所述第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧之上；以及栅电极层，形成在所述栅绝缘层之上以基本上围 绕所述鳍式有源区的所述第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧。

【技术特征摘要】
KR 2005-12-27 10-2005-0130534限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种变化和改型。权利要求1.一种半导体器件，包括限定凹陷有源区的衬底；鳍式有源区，连接到所述凹陷有源区并在所述凹陷有源区以上延伸，所述鳍式有源区包括第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧，所述第一侧和第二侧紧邻所述凹陷有源区，所述第五侧是所述鳍式有源区的上侧，所述第三侧设置于所述第一侧与所述第五侧之间，所述第四侧设置于所述第二侧与所述第五侧之间；栅绝缘层，形成在所述鳍式有源区的所述第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧之上；以及栅电极层，形成在所述栅绝缘层之上以基本上围绕所述鳍式有源区的所述第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一侧、第三侧和第五侧具有基本上不同的斜度。3.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述第三侧和第四侧是弯曲表面。4.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧限定晶体管的五个沟道。5.如权利要求4所述的半导体器件，其中所述五个沟道包括沿着所述鳍式有源区的侧壁而形成的两个沟道、沿着所述鳍式有源区的顶角而形成的两个沟道和沿着所述鳍式有源区的上侧而形成的一个沟道。6.一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括在具有凹陷有源区的衬底上形成第一鳍式有源区，所述第一鳍式有源区在所述凹陷有源区以上延伸；将所述第一鳍式有源区成形为具有第一侧、第二侧、第三侧、第四侧和第五侧的第二鳍式有源区；在所述第二鳍式有源区之上形成栅绝缘层；以及在所述栅绝缘层之上形成栅电极以基本上围绕所述第二鳍...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光玉，
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]