在半导体基板上形成凹陷阵列元件结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种在半导体基板上形成凹陷阵列元件结构的方法，包括以下步骤：提供一包含半导体基板及第一材料的基材；形成多个第二凹陷于该半导体基板上；形成一第二材料于所述多个第二凹陷内；形成一金属层于该第二材料及该基材上，其中该金属层包括一第一部分及一第二部分；移除该第二部分以形成多个金属层开口；以及根据所述多个金属层开口蚀刻该基材以形成多个第三凹陷。由此，该金属层可以克服蚀刻工艺中非选择性的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种，且特别涉及ー种利用金属间隙壁以。
技术介绍
由于结构简单，动态随机存储器(Dynamic Random Access Memories, DRAM)在单位晶片面积内可提供的存储单元数量高于其它种类的存储体，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memories, SRAM)。DRAM由多个存储单兀构成，姆个存储单兀包含ー个电容器及一晶体管，电容器用以储存数据，晶体管则耦合于电容器，用以控制/管理电容器的充电/放电。在读取操作时，在确认字元线后开启晶体管，致能的晶体管可容许ー感测放大器经由位元线读取电容器的电压。在写入操作时，在确认字元线后，写入的数据预备于字元线上。 为了满足较高储存容量的需求，必须将DRAM的存储单元的尺寸縮小，其可通过数种方式达成第一种方式通过先进エ艺技术缩小DRAM的存储单元的最小尺寸；另ー种方式则通过设计具有较小特征尺寸的存储单元。例如，许多市场上DRAM晶片的存储单元尺寸为4F2，其中F代表蚀刻エ艺的最小关键尺寸(Critical Dimension，CD)。參考图I至图9，显示现有4F2存储体単元的凹陷阵列元件结构的制备方法。如图I所示，提供一基材I。请注意，图I为该基材I的俯视图。该基材I包含一半导体基板12、一第一材料14及一中间材料13。该半导体基板12具有多个第一凹陷121及多个中间凹陷122。也即，所述多个第一凹陷121及所述多个中间凹陷122在的前エ艺已形成于该半导体基板12上。所述多个中间凹陷122与所述多个第一凹陷121平行，且每一中间凹陷122位于ニ个第一凹陷121之间。该第一材料14位于所述多个第一凹陷121内，且该中间材料13位于所述多个中间凹陷122内。也即，该第一材料14及该中间材料13在之前エ艺皆已形成。该半导体基板12为ー硅基板，且该第一材料14为氧化物。该中间材料13包含ー衬层132及一中央氧化物131。通常，该衬层132包含ー衬氧化物层及ー衬氮化物层。參考图2及图3，形成一第一覆盖层21于该基材I上以覆盖该半导体基板12、所述多个第一凹陷121及所述多个中间凹陷122。接着，形成一第二覆盖层22于该第一覆盖层21上。接着，形成一第三覆盖层23于该第二覆盖层22上。接着，形成一光阻层24于该第三覆盖层23上。要注意的是，图3为图2中沿着线3-3的剖视图。该第一覆盖层21为多晶硅，该第二覆盖层22为碳，且该第三覆盖层23为氮氧化硅。接着，图案化该光阻层24以形成多个光阻层开ロ 241以曝露部分该第三覆盖层23。參考图4，根据所述多个光阻层开ロ 241蚀刻该第三覆盖层23、该第二覆盖层22、该第一覆盖层21及该基材I以形成多个第二凹陷31。所述多个第二凹陷31与所述多个第一凹陷121相交。通常，以俯视观，所述多个第二凹陷31垂直于所述多个第一凹陷121。接着，移除该光阻层24、该第三覆盖层23及该第二覆盖层22，而保留该第一覆盖层21。參考图5及图6，形成一第二材料32于所述多个第二凹陷31内。要注意的是，图6为图5中沿着线6-6的剖视图。该第二材料32包含ー衬层322及一中央氧化物321。通常，该衬层322包含ー衬氧化物层及ー衬氮化物层。參考图7及图8，移除该第一覆盖层21，使得该第二材料32突出于该基材I。接着，形成多个间隙壁33于突出的第二材料32的侧壁。所述多个间隙壁33为氧化物或氮化物。參考图9，根据所述多个间隙壁33间的间隙蚀刻该基材I以形成多个第三凹陷34。所述多个第三凹陷34与所述多个第一凹陷121相交且与所述多个第二凹陷31平行。接着，移除突出的第二材料32及所述多个间隙壁33。最后，形成一第三材料(图中未示)于所述多个第三凹陷34内。该第三材料为氧化物。上述现有方法的缺点如下所述。由于该基材I包含一半导体基板12 (其材质为硅)及一第一材料14(其材质为氧化物)，因此图9的蚀刻步骤必须为ー非选择性蚀刻 (Non-selective Etching)エ艺。然而，当特征尺寸缩小至20nm或更小时,要得到足够的选择比(Selectivity)是很困难的。再者，所述多个间隙壁33 (图8)的材质为氧化物或氮化物。所述多个间隙壁33必须很高才能抵抗蚀刻气体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服上述现有技术中的缺点而提供ー种。为实现上述目的，本专利技术提供ー种，其包括以下步骤提供一基材，该基材包含一半导体基板及一第一材料，该半导体基板具有多个第一凹陷，该第一材料位于所述多个第一凹陷内，且该第一材料与该半导体基板不同；形成多个第二凹陷于该半导体基板上，其中所述多个第二凹陷与所述多个第一凹陷相交；形成一第二材料于所述多个第二凹陷内，其中该第二材料突出于该基材；形成一金属层于该突出的第二材料及该基材上，其中该金属层包括一第一部分及一第二部分，该第一部分覆盖该突出的第二材料，且该第二部分覆盖该基材；移除该金属层的第二部分以形成多个金属层开ロ而曝露该基材；以及根据所述多个金属层开ロ蚀刻该基材以形成多个第三凹陷，其中所述多个第三凹陷与所述多个第一凹陷相交且与所述多个第二凹陷平行。在本专利技术中，该金属层可以克服蚀刻エ艺中非选择性(Non-selectivity)的问题，且该金属层的第一部分不需要很高即可抵抗蚀刻气体。再者，该第一部分的厚度可以在蚀刻过程中提供额外的遮罩。在一实施例中，该金属层的第二部分利用以下步骤移除供应ー蚀刻气体及ー氧气至该金属层，其中该氧气的浓度随着高度而递减，且该氧气的浓度在该金属层的第二部分的上表面为零。在一实施例中，该金属层的第二部分利用以下步骤移除覆盖一高分子聚合物层于该金属层的第一部分上，其中该高分子聚合物层未覆盖到该金属层的第二部分；以及供应ー蚀刻气体至该金属层以蚀刻该金属层的第二部分。在一实施例中，该金属层的第二部分利用以下步骤移除形成ー硅氧化物层于该金属层的第一部分上，其中该硅氧化物层未覆盖到该金属层的第二部分；以及供应ー蚀刻气体至该金属层以蚀刻该金属层的第二部分。在一实施例中，该金属层的第二部分利用以下步骤移除形成一光阻层于该金属层上以覆盖该金属层的第一部分及第二部分；供应ー第一蚀刻气体及ー氧气至该光阻层，其中该第一蚀刻气体用以剥除该光阻层以逐渐地曝露该金属层的第一部分，且该曝露的第一部分被该氧气氧化；当该第一部分全部被氧化时停止供应该第一蚀刻气体及该氧气；以及供应ー第二蚀刻气体以蚀刻该金属层的第二部分。该第一蚀刻气体为氮气，且该第二蚀刻气体为六氟化硫气体或三氟化氮气体。上文已相当广泛地概述本专利技术的技术特征，以使下文的本专利技术详细描述得以获得较佳了解。构成本专利技术的权利要求的其它技术特征将描述于下文。本专利技术所属
中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文掲示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或エ艺而实现与本专利技术相同的目的。本专利技术所属
中具有通常知识者也应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本专利技术的精神和范围。附图说明 图I至图9所示为现有4F2存储体単元的凹陷阵列元件结构的制备方法；以及图10至图26所示为本专利技术一实施例的4F2存储体单元的凹陷阵列元件结构的制备方法。其中，附图标记说明如下1、4 :基材12 :半导体基板13:中间材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体基板上形成凹陷阵列元件结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一基材，该基材包含一半导体基板及一第一材料，该半导体基板具有多个第一凹陷，该第一材料位于所述多个第一凹陷内，且该第一材料与该半导体基板不同；形成多个第二凹陷于该半导体基板上，其中所述多个第二凹陷与所述多个第一凹陷相交；形成一第二材料于所述多个第二凹陷内，其中该第二材料突出于该基材；形成一金属层于该突出的第二材料及该基材上，其中该金属层包括一第一部分及一第二部分，该第一部分覆盖该突出的第二材料，且该第二部分覆盖该基材；移除该金属层的第二部分以形成多个金属层开口而曝露该基材；以及根据所述多个金属层开口蚀刻该基材以形成多个第三凹陷，其中所述多个第三凹陷与所述多个第一凹陷相交且与所述多个第二凹陷平行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴常明，陈逸男，刘献文，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：