專利名稱：具有階梯柵的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個實施例涉及半導(dǎo)體器件制造并涉及具有階梯柵(stepgate)的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
為了通過提高動態(tài)隨機訪問存儲器(DRAM)器件中的刷新時間而增強刷新特性，主要是該器件的電容器特性已得到改善。然而，由于器件的集成度已增加，僅利用電容器特性的改善來提高刷新時間是有局限性的。
典型地，門限電壓依賴于溝道長度而改變，并且單元的刷新特性相應(yīng)地也改變。為了刷新特性的改善，應(yīng)增加溝道長度，并且因此使用了一種用于增加?xùn)烹姌O臨界尺度(CD)的方法。
然而，為了增加溝道長度，如果柵電極的臨界尺度(CD)增加，則引發(fā)相對大的電場。因此，由于門限電壓突然下降而產(chǎn)生局限性。另外，如果柵電極的臨界尺度(CD)增加，單元的集成規(guī)模則會降低。
近來，隨著半導(dǎo)體器件集成規(guī)模的增加，不可能減少柵電極的臨界尺度(CD)，并且相應(yīng)地溝道長度減少。如上所述，如果溝道長度減少，則產(chǎn)生突然降低門限電壓的短溝道效應(yīng)，并且因此短溝道效應(yīng)導(dǎo)致刷新特性的降級。
圖1是說明傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的橫截面視圖。
參考圖1，具有淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的器件隔離層12形成于基片11中，而通過順序堆疊多個柵絕緣層13、多個柵電極14和多個硬掩模15所形成的多個柵圖案形成于基片11的上部上。在所述柵圖案的兩個側(cè)壁形成了通過使用多個氧化物層間隔物16及多個氮化物層間隔物17而形成的多個柵間隔物。
通過離子注入工藝，第一結(jié)18和第二結(jié)19形成于多個柵圖案之間的基片11中。第一結(jié)18是位線將接觸的位線接觸區(qū)而第二結(jié)19是存儲節(jié)點將接觸的存儲節(jié)點接觸區(qū)。
如圖1中所示，在直接形成于所述基片上的具有由各個柵電極14的臨界尺度所限制的溝道長度的晶體管即平面晶體管被用作DRAM器件的單元晶體管的情況下，引發(fā)相對大的電場，由此產(chǎn)生其中單元晶體管的門限電壓降低的嚴(yán)重缺陷。
例如，根據(jù)將平面晶體管用作單元晶體管的傳統(tǒng)方法，所測量的是單元晶體管的門限電壓(C-VT)是1.7×1013V；電場的大小是0.58MV/cm；而刷新特性(S-tREF)是190ms。
如上所述，如果刷新特性(S-tREF)下降到190ms以下，則在100nm大小的DRAM器件中產(chǎn)生降級DRAM器件制造期間的產(chǎn)品產(chǎn)出的局限。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例是一種其中半導(dǎo)體器件單元的門限電壓較小減少的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的另一實施例是一種制造這樣的器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供有一種半導(dǎo)體器件，包括基片，包括第一有源區(qū)以及具有比所述第一有源區(qū)更高的高度的第二有源區(qū)；柵圖案，具有階梯結(jié)構(gòu)，其形成于所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)上，其中所述柵圖案從所述第一有源區(qū)的預(yù)定部分延伸到所述第二有源區(qū)的預(yù)定部分；柵間隔物，形成于所述柵圖案的兩個側(cè)壁上；第一單元結(jié)，形成于在一個柵間隔物處的所述第一有源區(qū)中，并連接到存儲節(jié)點接觸；以及第二單元結(jié)，形成于在另一柵間隔物處的所述第二有源區(qū)中，并連接到位線接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有制造半導(dǎo)體器件的方法，包括形成基片，所述基片包括第一有源區(qū)以及具有比所述第一有源區(qū)更高的高度的第二有源區(qū)；在所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)上執(zhí)行圓化處理；在包括經(jīng)受了圓化處理的邊界區(qū)的所述基片的表面上形成柵絕緣層；在所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)處的柵絕緣層上形成具有階梯結(jié)構(gòu)的柵圖案；在所述柵圖案的兩個側(cè)壁上形成柵間隔物；以及在所述第一有源區(qū)中形成第一單元結(jié)同時在所述二有源區(qū)中形成第二單元結(jié)。
相對于結(jié)合附圖給出的對優(yōu)選實施例的以下描述，本發(fā)明的以上及其它特征將變得更好理解，其中圖1是說明傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的橫截面視圖；圖2是橫截面視圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的具有多個階梯柵的半導(dǎo)體器件；圖3A到3G是橫截面視圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的所述具體實施例的用于制造圖2中所示的具有多個階梯柵的半導(dǎo)體器件的方法；圖4A到4F是照片，說明了根據(jù)本發(fā)明的所述具體實施例的經(jīng)凹陷的有源區(qū)的深度。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖提供對本發(fā)明某些實施例的詳細(xì)描述。
圖2是橫截面視圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的具有多個階梯柵的半導(dǎo)體器件。
如圖2中所示，該半導(dǎo)體器件包括基片21，具有多個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A以及具有比經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A更高的高度的第二有源區(qū)102；多個器件隔離層25，與經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A接觸；多個柵圖案200，具有階梯結(jié)構(gòu)，每個從各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的表面延伸到第二有源區(qū)102的表面；多個柵間隔物34和35，形成于每個柵圖案200的兩個側(cè)壁上；多個第一單元結(jié)36B，形成于第一有源區(qū)101A內(nèi)；以及第二單元結(jié)36A，形成于第二有源區(qū)102中。在此，多個柵氧化物層31形成于多個柵圖案200之下。相應(yīng)地，堆疊在多個柵氧化物層31上的多個柵電極32和多個硬掩模33形成多個柵圖案200。在該實施例中，多個第一單元結(jié)36B和第二單元結(jié)36A以N-型雜質(zhì)摻雜。
如圖2中所示，經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102具有范圍從大約200到大約600的高度差。由于所述高度差，限定于多個柵圖案200之下的溝道長度變得更長。即，因為柵圖案200的每個通過從各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的部分延伸到第二有源區(qū)102的部分而形成，所以溝道長度變得延長了與各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A及第二有源區(qū)102之間的高度差一樣多。即，假定傳統(tǒng)平面晶體管的溝道長度為CH1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的晶體管的溝道長度為CH2。
在具有比第二有源區(qū)102更低的高度的經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A中，形成了存儲節(jié)點接觸將連接到的多個第一單元結(jié)36B；而位線接觸將連接到的第二單元結(jié)36A形成于第二有源區(qū)102中。
在經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和器件隔離層25之間也產(chǎn)生了高度差。此時，經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和器件隔離層25之間的高度差范圍從大約0到大約150。在此，盡管經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和器件隔離層25之間高度差產(chǎn)生的原因?qū)⑸院笤陔S后的制造方法中解釋，所述高度差基于形成經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的凹陷圖案的蝕刻工藝以及執(zhí)行若干次的隨后的清洗工藝而決定。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明一實施例的單元晶體管包括具有階梯柵結(jié)構(gòu)的多個柵圖案200，并具有非對稱結(jié)構(gòu)，因為充當(dāng)源和漏的多個第一單元結(jié)36B和第二單元結(jié)36A分別形成于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102中。
圖3A到3F是橫截面視圖，說明了用于制造圖2中所示的具有多個階梯柵的半導(dǎo)體器件的方法。
如圖3A中所示，墊氧化物層22和墊氮化物層23順序形成于基片21上。在此，墊氮化物層23不僅充當(dāng)蝕刻停止層的角色，還在隨后的化學(xué)機械拋光(CMP)工藝期間充當(dāng)拋光停止層的角色。優(yōu)選地，墊氧化物層22是具有范圍從大約50到大約100的厚度的氧化硅(SiO2)層，而墊氮化物層23是具有范圍從大約700到大約1,000的厚度的氮化硅(Si3N4)層。
接著，光阻劑(photoresist)層沉積于墊氮化物層23上。然后，所述光阻劑層通過曝光工藝和顯影工藝而圖案化，由此形成器件隔離掩模(未示出)。之后，墊氮化物層23和墊氧化物層22通過使用所述器件隔離掩模(未示出)作為蝕刻阻擋而順序蝕刻。
接著，去除器件隔離掩模(未示出)，并且然后墊氧化物層22通過使用墊氮化物層23作為硬掩模而蝕刻。此后，通過施加到墊氧化物層22的蝕刻工藝而暴露的基片21即器件隔離區(qū)以預(yù)定深度被蝕刻，由此形成多個溝槽24。
接著，多個間隙填充絕緣層25被沉積直到填滿溝槽24，并且然后執(zhí)行CMP工藝。此時，在執(zhí)行CMP工藝期間，墊氮化物層23充當(dāng)拋光停止層的角色。同樣，如所公知的，在沉積間隙填充絕緣層25之前，可執(zhí)行側(cè)壁氧化工藝和襯墊(liner)氮化物層工藝。間隙填充絕緣層25是通過高密度等離子體(HDP)方法沉積的氧化物層。
間隙填充絕緣層25起器件隔離層的作用。相應(yīng)地，在下文中，間隙填充絕緣層25將被稱作器件隔離層25。剩余的基片21通過器件隔離層25而被限定為有源區(qū)100，并且有源區(qū)100的表面為平面型。
同時，在用于形成器件隔離層25的最后所執(zhí)行的工藝的CMP工藝之后，執(zhí)行后清洗工藝以去除拋光副產(chǎn)品。此時，在CMP工藝之后所執(zhí)行的后清洗工藝即CMP后清洗工藝使用BFN清洗溶液。
如圖3B中所示，墊氮化物層23和墊氧化物層22經(jīng)受剝離。此時，使用磷酸(H3PO4)溶液來剝離墊氮化物層23，而使用氟化氫(HF)溶液來剝離墊氧化物層22。
隨后，在有源區(qū)100的表面上執(zhí)行單元氧化工藝，由此以范圍從大約50到大約100的厚度形成單元氧化物層26。在此，在墊氧化物層22不經(jīng)受剝離而保留的情況下，單元氧化物層26可不形成。即墊氧化物層22未被剝離而是保留，并且因此墊氧化物層22充當(dāng)扮演單元氧化層26的角色。
接著，有機防反射涂層27形成于單元氧化物層26的上部上。光阻劑層沉積于有機防反射涂層27上，并且然后沉積于有機防反射涂層27上的光阻劑層通過曝光工藝和顯影工藝而圖案化。由此，掩模28形成于有機防反射涂層27上。
此時，掩模28充當(dāng)凹陷掩模的角色，用于以預(yù)定厚度來使存儲節(jié)點將連接到的有源區(qū)100凹陷。
接著，通過使用掩模28作為蝕刻阻擋，有機防反射涂層27和單元氧化物層26被順序蝕刻。
此時，通過使用四氟甲烷(CF4)、三氟甲烷(CHF3)和氧(O2)的混合氣體，有機防反射層27被單獨蝕刻。有機防反射涂層27對用作器件隔離層25的HDP氧化物層的蝕刻選擇性以1比1的比率而被控制。
如圖3C中所示，在通過使用掩模28作為蝕刻阻擋來蝕刻單元氧化物層26之后所暴露的有源區(qū)100的預(yù)定部分被蝕刻，由此形成多個線/空間型凹陷圖案29。
此時，各個凹陷圖案29的深度被控制為范圍從大約200到大約600。因此，存儲節(jié)點接觸將連接到的多個第一有源區(qū)101與位線接觸區(qū)將連接到的第二有源區(qū)102之間的高度差D范圍從大約200到大約600。即，多個第一有源區(qū)101形成于比第二有源區(qū)102低了范圍從大約200到大約600的厚度那么多的部分中。
如上所述，存儲節(jié)點接觸將連接到的多個第一有源區(qū)101通過形成凹陷圖案29而具有凹陷的表面，并且因此多個第一有源區(qū)101和第二有源區(qū)102具有非對稱結(jié)構(gòu)。在下文中，提供有凹陷圖案29的多個第一有源區(qū)101將稱作多個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A。
如圖3D中所示，多個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A通過各向同性蝕刻方法而另外蝕刻，由此對經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的頂角、即經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102之間的邊界部分執(zhí)行圓化處理。
此時，被采用以對經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的邊緣執(zhí)行圓化處理的各向同性蝕刻方法通過使用下游蝕刻方法和具有微波型或感應(yīng)耦合等離子體(ICP)型的等離子體方法而進行軟蝕刻。例如，各向同性蝕刻條件單獨使用CF4和O2的混合氣體以及三氟化氮(NF3)、O2和氦(He)的混合氣體，或者使用前述混合氣體的混合氣體。蝕刻速度控制為大約150/分鐘。
如圖3E中所示，剝離了掩模28和有機防反射涂層27，并且然后繼續(xù)去除了單元氧化物層26。在此，由于掩模28通過使用光阻劑層而形成，所以通過使用典型的氧等離子體來剝離掩模28。此時，有機防反射涂層27與掩模28同時被剝離。通過使用濕化學(xué)溶液，如通過以預(yù)定比率來混合氟化銨(NH4F)和HF而形成的緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)、HF或通過以預(yù)定比率混合氫氧化銨(NH4OH)、過氧化氫(H2O2)和H2O而形成的標(biāo)準(zhǔn)清洗-1溶液，來去除單元氧化物層26。
接著犧牲氧化物層30形成于包括經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的整個層上，其邊緣、即經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102之間的邊界部分，通過執(zhí)行各向同性蝕刻工藝而經(jīng)受圓化處理。此時犧牲氧化物層30被引入以防止經(jīng)凹陷的第一和第二有源區(qū)(101A和102)上產(chǎn)生缺陷，同時執(zhí)行離子注入工藝、即阱注入工藝和門限電壓(VT)注入工藝，以控制阱和門限電壓(VT)。犧牲氧化物層30是屏蔽氧化物層或門限電壓氧化物層。
犧牲氧化物層30通過干氧化工藝在范圍從大約800℃到大約1,000℃的溫度以范圍從大約50到大約120的厚度而形成。
接著，執(zhí)行離子注入工藝以在其中犧牲氧化物層30保留的狀態(tài)中控制阱和門限電壓(VT)。
如圖3F中所示，剝離了犧牲氧化物層30。之后，執(zhí)行柵氧化物層預(yù)清洗工藝，并且然后柵氧化物層31形成于整個所得到的層上。此時，柵氧化物層31通過干氧化工藝在范圍從大約850℃到大約1,000℃的溫度以范圍從大約100到大約150的厚度而形成。
接著，通過在柵氧化物層31上順序堆疊柵電極32和硬掩模33而形成每個柵圖案200。
盡管未示出，在主軸所觀察的柵圖案200的俯視圖將在下文中解釋。柵圖案200具有波型，其中通過經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的上部的柵圖案200的預(yù)定部分成圓形向經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A突出，而通過剩余部分即器件隔離層25的上部的柵圖案200的其它部分不突出。例如，器件隔離層25的線寬小于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的線寬。
如上所述，各個柵圖案200跨過有源區(qū)的上部并且各個柵圖案200通過從其中產(chǎn)生高度差的各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A延伸到第二有源區(qū)102而形成，由此形成階梯柵結(jié)構(gòu)。
給出了有關(guān)各個柵圖案200的另外的細(xì)節(jié)。各個柵圖案200的一側(cè)到達(dá)各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的底部，而另一側(cè)到達(dá)第二有源區(qū)102的表面。因此各個柵圖案200形成于各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102之間的邊界區(qū)，由此具有階梯柵結(jié)構(gòu)而不是平面型。
如上所述，由于各個柵圖案200通過從各個經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A延伸到平面的第二有源區(qū)102而具有階梯柵結(jié)構(gòu)，由各個柵圖案200限定的溝道變得比傳統(tǒng)平面晶體管的柵圖案的溝道長。
即，如果傳統(tǒng)平面晶體管的溝道長度為CH1，本發(fā)明的晶體管的溝道長度為CH2。CH2比CH1長與凹陷圖案29的深度那樣多(參見圖3C)。
如圖3G中所示，充當(dāng)柵間隔物的絕緣層、即氧化物層和氮化物層的堆疊層，沉積于包括柵圖案200的整個層上。之后，通過執(zhí)行間隔物蝕刻工藝，形成與柵圖案200的兩個側(cè)壁接觸的多個雙柵間隔物、即多個氧化物間隔物34和多個氮化物間隔物35。
接著，注入N-型雜質(zhì)即磷(P)和砷(As)的用于形成單元結(jié)的離子注入工藝在提供有柵間隔物34和35的整個層上執(zhí)行。因此，多個第一單元結(jié)36B形成于多個柵圖案200和多個器件隔離層25之間，而第二結(jié)36A形成于多個柵圖案200之間的第二有源區(qū)102中。即第一單元結(jié)36B形成于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A中，而第二單元結(jié)36A形成于高于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A的第二有源區(qū)102中。
形成于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A中的第一單元結(jié)36B將連接到存儲節(jié)點接觸，而形成于第二有源區(qū)102中的第二單元結(jié)36A將連接到位線接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的單元晶體管包括具有階梯柵結(jié)構(gòu)的柵圖案200，并具有非對稱結(jié)構(gòu)，因為充當(dāng)源(或漏)的第一單元結(jié)36B和充當(dāng)漏(或源)的第二單元結(jié)36A分別形成于經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和第二有源區(qū)102中。即，位線接觸所連接到的第二有源區(qū)102以沒有凹陷的結(jié)構(gòu)形成而存儲節(jié)點接觸所連接到的第一有源區(qū)101A以凹陷結(jié)構(gòu)形成。
如上所述，第一有源區(qū)101A可以凹陷結(jié)構(gòu)形成，以提供具有階梯柵結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)的單元晶體管。即，在柵圖案200之下限定的溝道區(qū)以階梯結(jié)構(gòu)形成，并且然后所述階梯結(jié)構(gòu)經(jīng)受圓化處理。相應(yīng)地，通過減小可由注入到第一單元結(jié)36B的雜質(zhì)的泄漏引起的泄漏電流，有可能改善器件的刷新特性。
同時，經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和器件隔離層25之間存在高度差。此時，高度差范圍從大約0到大約150。在此，基于順序執(zhí)行多次的針對凹陷圖案29(參見圖3C)的蝕刻工藝和清洗工藝的時間控制來決定經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)101A和器件隔離層25之間高度差的產(chǎn)生。即在柵圖案29形成之前，采用了柵氧化物預(yù)清洗工藝。然而，經(jīng)受了柵氧化物預(yù)清洗工藝的器件隔離層25和第一有源區(qū)101A之間的高度差范圍從大約0到大約150。
圖4A到4F是說明根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的凹陷圖案的深度以及器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差的照片。參考符號A表示凹陷圖案的深度，而參考符號B表示器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差。在下文中，圖4A示出使用墊氧化物層作為單元氧化物層的情況，而圖4B到4F示出使用單元氧化物層的情況。圖4A到4F是指示大約50nm大小的照片。在此參考符號FOX表示用來形成器件隔離層的場氧化物層；參考符號GATE OXIDE表示柵氧化物層；參考符號WSix和POLY表示柵電極材料；而Si表示硅。同樣，由于犧牲氧化物層被剝離，犧牲氧化物層未示出。
參考圖4A，凹陷圖案的深度測量為大約190，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-110。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約30秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用B溶液而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
參考圖4B，凹陷圖案的深度測量為大約240，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-90。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約30秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約75秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
參考圖4C，凹陷圖案的深度測量為大約240，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-160。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約30秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
參考圖4D，凹陷圖案的深度測量為大約260，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-163。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約90秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
參考圖4E，凹陷圖案的深度測量為大約260，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-90。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約30秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約75秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
參考圖4F，凹陷圖案的深度測量為大約260，而器件隔離層和經(jīng)凹陷的有源區(qū)之間的高度差測量為大約-90。此時，通過以下獲得這些測量通過使用BFN溶液大約30秒而采用CMP工藝之后的后清洗工藝時；通過使用FN溶液大約130秒而執(zhí)行形成單元氧化物層之前的預(yù)清洗工藝；通過使用FN溶液大約75秒而執(zhí)行圓化處理前的清洗工藝；以大約50的厚度在大約1,000℃的溫度形成犧牲氧化物層；以及通過濕氧化工藝在大約750℃的溫度形成柵氧化物層。
在本發(fā)明的一個實施例的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了存儲節(jié)點接觸連接到的有源區(qū)即經(jīng)凹陷的有源區(qū)與位線接觸連接到的另一有源區(qū)之間的高度差，由此具體化了階梯柵結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，有可能防止單元晶體管的門限電壓減少并控制經(jīng)凹陷的有源區(qū)和器件隔離層之間的高度差，由此獲得改善產(chǎn)品產(chǎn)出和刷新特性的效果。
本發(fā)明包含有關(guān)于2005年1月31日提交于韓國專利局的韓國專利申請No.KR 2004-0008742的主題，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
盡管已相對于某些優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是可進行各種改變和修改而不背離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括基片，包括第一有源區(qū)以及具有比所述第一有源區(qū)更高的高度的第二有源區(qū)；柵圖案，具有階梯結(jié)構(gòu)，其形成于所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)上，其中所述柵圖案從所述第一有源區(qū)的預(yù)定部分延伸到所述第二有源區(qū)的預(yù)定部分；柵間隔物，形成于所述柵圖案的兩個側(cè)壁上；第一單元結(jié)，形成于一個柵間隔物處的所述第一有源區(qū)中，并連接到存儲節(jié)點接觸；以及第二單元結(jié)，形成于另一柵間隔物處的所述第二有源區(qū)中，并連接到位線接觸。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的高度差范圍從大約200到大約600。
3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)經(jīng)受圓化處理。
4.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一有源區(qū)和器件隔離層之間的高度差范圍從大約0到大約150。
5.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括形成包括第一有源區(qū)以及具有比所述第一有源區(qū)更高的高度的第二有源區(qū)的基片；在所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)上執(zhí)行圓化處理；在包括經(jīng)受了所述圓化處理的邊界區(qū)的所述基片的表面上形成柵絕緣層；在所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)處的所述柵絕緣層上形成具有階梯結(jié)構(gòu)的柵圖案；在所述柵圖案的兩個側(cè)壁上形成柵間隔物；以及在所述第二有源區(qū)中形成第二單元結(jié)的同時，在所述第一有源區(qū)中形成第一單元結(jié)。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中所述基片的形成進一步包括在所述基片的預(yù)設(shè)部分形成多個器件隔離層；通過蝕刻由所述器件隔離層所限定的有源區(qū)的鄰近所述器件隔離層的某部分而將所述第一有源區(qū)限定為凹陷的，以及將所述第二有源區(qū)限定在除了所述第一有源區(qū)形成的特定部分之外的所述有源區(qū)的剩余部分中。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的高度差范圍從大約200到大約600。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)的限定包括在包括所述器件隔離層的基片的上部形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成防反射阻擋層；通過使用光阻劑層在所述防反射阻擋層上形成掩模；通過使用所述掩模作為蝕刻阻擋而僅蝕刻所述防反射阻擋層；通過使用所述掩模作為蝕刻阻擋而蝕刻所述第一絕緣層；去除所述掩模；以及通過使用所述蝕刻的防反射阻擋層作為蝕刻阻擋而蝕刻所述基片一預(yù)定厚度，來限定所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中限定所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)包括使用四氟甲烷(CF4)、三氟甲烷(CHF3)和氧(O2)的混合氣體。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中在使用CF4、CHF3和O2的混合氣體來限定所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)期間，所述基片相對于所述器件隔離層的蝕刻選擇性被控制為1∶1的比率。
11.如權(quán)利要求5的方法，在所述柵圖案的形成之前，進一步包括對柵氧化物層執(zhí)行預(yù)清洗工藝，其中經(jīng)受所述預(yù)清洗工藝的所述第一有源區(qū)和器件隔離層之間的高度差范圍從大約0到大約150。
12.如權(quán)利要求5的方法，其中所述圓化處理利用各向同性蝕刻工藝而執(zhí)行。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝采用下游方法并使用具有微波型或感應(yīng)耦合等離子體(ICP)型的等離子體源。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝使用CF4和O2的混合氣體、三氟化氮(NF3)、O2及He的混合氣體以及其組合。
15.如權(quán)利要求5的方法，在執(zhí)行圓化處理之后，進一步包括在包括經(jīng)受了圓化處理的邊界區(qū)的所述基片的表面上形成犧牲層；在所述犧牲層保留的狀態(tài)中，在所述基片中執(zhí)行離子注入工藝，以便控制門限電壓和阱；以及去除所述犧牲層。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中形成所述犧牲層包括干氧化工藝。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中所述犧牲層以范圍從大約50到120的厚度、在范圍從大約800℃到大約900℃的溫度形成。
18.如權(quán)利要求5的方法，其中所述柵絕緣層通過干氧化方法以范圍從大約100到150的厚度、在范圍從大約850℃到大約1000℃的溫度形成。
19.如權(quán)利要求5的方法，其中根據(jù)以主軸的俯視圖，由于所述柵圖案的預(yù)定部分通過所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)的上部并向所述經(jīng)凹陷的第一有源區(qū)成圓形突出，而所述柵圖案的其它部分通過所述器件隔離層的上部并且不成圓形突出，所述柵圖案具有波型。
全文摘要
半導(dǎo)體器件，包括基片，包括第一有源區(qū)以及具有比所述第一有源區(qū)更高的高度的第二有源區(qū)；柵圖案，具有階梯結(jié)構(gòu)，其形成于所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間的邊界區(qū)上；所述柵圖案從所述第一有源區(qū)的預(yù)定部分延伸到所述第二有源區(qū)的預(yù)定部分；柵間隔物，形成于所述柵圖案的兩個側(cè)壁上；第一單元結(jié)，形成于一個柵間隔物處的所述第一有源區(qū)中，并連接到存儲節(jié)點接觸；第二單元結(jié)，形成于另一柵間隔物處的所述第二有源區(qū)中，并連接到位線接觸。
文檔編號H01L29/78GK1822387SQ20051000358
公開日2006年8月23日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者鄭臺愚, 吳尚源 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司