專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體涉及制造包括燈泡型凹陷 溝道的半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出一種增加凹陷溝道長度的方法以獲得相對于常規(guī)凹陷溝道 而言改善的數(shù)據(jù)保持時間和電流特性。該方法包括蝕刻凹陷溝it^部以形 成燈泡型凹陷溝道。包括這種燈泡型凹陷溝道的半導(dǎo)體器件稱為燈泡型凹 陷溝道陣歹'J晶體管(bulb type recess channel array transistor, BRCAT )。
圖IA和IB為說明制造包括燈泡型凹陷溝道的半導(dǎo)體器件的方法的橫 截面圖。
參照圖1A，在襯底ll中形成燈泡型凹陷圖案12。燈泡型凹陷圖案12 包括第一凹陷12A和第二凹陷12B。第二凹陷12B具有圓形形狀并且笫二 凹陷12B的寬度比第一凹陷12A的寬度大。
在燈泡型凹陷圖案12上形成絕緣層13。然后在絕緣層13上形成非晶 硅層14并填充由燈泡型凹陷圖案12所提供的間隔。雖然沒有顯示，但非 晶硅層14摻雜有雜質(zhì)。
參照圖1B，對非晶硅層14實施熱處理過程。因此，非晶硅層14轉(zhuǎn)變 為多晶lg:14A。
根據(jù)常規(guī)方法，通過以下過程形成多晶硅層14A:形成非晶硅層14， 在非晶硅層14內(nèi)摻雜雜質(zhì)，和實施用于活化雜質(zhì)的熱處理過程，以將非晶 硅層14轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч鑼?4A。該熱處理過程被稱為注入后退火(post implantation anneal, PIA)過程。然而，在形成非晶硅層14時難以避免在第二凹陷12B內(nèi)產(chǎn)生縫15。 縫15可在后續(xù)熱處理過程中生長和移動。即對具有微小縫例如微空隙的非 晶珪層14，縫15在非晶硅層14轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Й晫?4A時由于體積和壓力的 變化可生長并移動。
縫15可移動并在絕緣層13上產(chǎn)生空隙。因此，形成絕緣層13和多晶 硅層14A不接觸的區(qū)域。該區(qū)域由附圖標記15A表示。這種區(qū)域的產(chǎn)生可 導(dǎo)致減小的有效溝ii^面積，引起降低的電流。而且，可導(dǎo)致寫入恢復(fù)時 間(tWR)失效。
已提出使用多步驟過程的另 一種制造方法，以減少縫的生長和移動。 圖1C圖示說明利用多步驟過程形成多晶硅層的常規(guī)方法。
根據(jù)所述多步驟過程，在襯底11'中形成燈泡型凹陷區(qū)域12'。燈泡型 凹陷區(qū)域12'包括第一凹陷12A'和第二凹陷12B'。在燈泡型凹陷區(qū)域12' 和襯底11，上形成絕緣層13'。形成第一非晶硅層14A'。實施第一熱處理過 程和清洗過程。在所得結(jié)構(gòu)上形成第二非晶硅層14B。
當實施多步驟過程時，通過第一熱處理過程將第一非晶硅層14A'轉(zhuǎn)變 為多晶硅層。因此，在第二非晶硅層14B形成之后實施的后續(xù)高溫熱處理 過程中，第一非晶硅層14A'不可能改變。結(jié)果，在形成第二非晶硅層14B 時可控制縫16的移動。
雖然多步驟過程可防止縫移動，但是該過程復(fù)雜。由此，制造時間增 加，導(dǎo)致成本增加。因此，可能需要簡化的過程。
另外，常規(guī)方法利用通過對非晶硅層實施熱處理過程獲得的多晶硅層 作為柵電極。因此，在多晶硅層上可發(fā)生嚴重的側(cè)壁損傷，或在柵極蝕刻 過程中柵極的蝕刻外形會變得不規(guī)則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方案提供一種利用筒單方法制造包括燈泡型凹陷溝道 的半導(dǎo)體器件的方法，該方法可降低在用作柵電極的多晶硅層中的縫移動。
本發(fā)明的實施方案還提供一種制造具有均勻柵極蝕刻外形分布(etch profile distribution )的半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，制造半導(dǎo)體器件的方法包括在包括用于形 成多平面(multi-plane)溝道的圖案的村底上形成絕緣層，在絕緣層上形 成柱狀多晶硅層并填充圖案，和實施熱處理過程.
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，制造半導(dǎo)體器件方法包括在襯底的單元 區(qū)中形成用于形成多平面溝道的圖案，其中所述襯底包括其中將形成N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)的單元區(qū)域以及其中將基本同時形成 NMOS和P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS )的周邊區(qū)域；在襯底結(jié)構(gòu)上 形成絕緣層；在絕緣層上形成柱狀多晶硅層并填充所述圖案；在將形成 NMOS的柱狀多晶珪層的部分中注入N-型雜質(zhì)；在將形成PMOS的柱狀 多晶硅層的部分中注入P-型雜質(zhì)；和實施熱處理過程。


圖1A和IB說明制造含燈泡型凹陷溝道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖IC說明利用多步驟過程形成多晶硅層的常規(guī)方法。
圖2A至2D說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的制造包括燈泡型凹陷溝 道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖3A說明通過在非晶硅層上實施熱處理過程獲得的多晶硅層晶粒的 視圖。
圖3Bi兌明柱狀多晶^的晶粒的視固。
圖4A至4E說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的制造包括燈泡型凹陷溝 道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖5說明常規(guī)方法和本發(fā)明的實施方案之間的縫移動的相比較的賴Uf見 視圖。
圖6說明常規(guī)方法和本發(fā)明的實施方案之間的柵極蝕刻外形的相比較 的^bi見視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方案涉及制造具有柱狀多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，在初始形成過程中形成柱狀結(jié)構(gòu)的多晶硅 層，用作填充燈泡型凹陷區(qū)域的柵電極材料。因此，在后續(xù)的注入后退火
(PIA)過程中可減少縫的移動和生長。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施方案，由于利用單形成過程填充燈泡型凹陷區(qū) 域，所以簡化了過程。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施方案，利用柱狀多晶硅層減小在后續(xù)PIA過程
曰曰 形分布。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施方案，柱狀多晶硅層的晶界小于通過對非晶硅
層實施PIA過程生長的多晶硅層的晶界。因此，可減少多晶硅的耗盡事件 (depletion event )。
在下面的實施方案中，以單一步驟實施在燈泡型凹陷區(qū)域中的多晶硅 層的形成。多晶硅層初始形成為柱狀結(jié)構(gòu)，而不是通過形成非晶硅層和實 施熱處理過程來形成多晶硅層。
圖2A至2D說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的制造包括燈泡型凹陷溝 道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
參照圖2A，在襯底21中形成燈泡型凹陷圖案23。燈泡型凹陷圖案23 包括第一凹陷22A和第二凹陷22B。第二凹陷22B的寬度比第一凹陷22A 大，并且具有圓形形狀。
在襯底21和燈泡型凹陷區(qū)域23上形成絕緣層24。絕緣層24可包含 二氧化硅(Si02)、氧氮化硅(SiON)、氮化硅(Si3N4)、硅酸鉿(Hf)、 氧氮化珪鉿(hafnium silicon oxynitride),或其組合。SiON可在形成氧化 硅層之后通過實施等離子體氧化過程來形成。
在襯底結(jié)構(gòu)上形成多晶硅層25并填充燈泡型凹陷區(qū)域23。多晶>^ 25具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)。例如，在單晶片型腔室或爐內(nèi)利用化學氣相沉積 (CVD )方法形成多晶珪層25。
多晶珪層25在約650。C至約800'C溫度下形成。形成多晶硅層25包括 注入珪烷(SiH4 )、磷化氬(PH3)和氫(H2 )。 SiH4以約50sccm的流量注 入，PH3以約280 sccm至約600 sccm的流量注入，H2以約2000 sccm的 流量注入。利用約10 mTorr至約500 mTorr的壓力形成多晶珪層25。例如，^吏用約50mTorr的壓力。
多晶珪層25的形成時間約為IOO秒或更少。例如，多晶硅層25的形 成時間為約10秒至約100秒。
多晶珪層25形成為約500A至約1000A的厚度。利用PH3氣體作為 摻雜氣體允許在多晶硅層25中以約lxl02°原子/ 113至約lxl0"原子/cm3 的濃度水平原位摻雜磷(P)。
在單一步驟中形成多晶硅層25以填充燈泡型凹陷區(qū)域23。因此，利 用多晶砝層25充分填充第一凹陷22A。
可以在寬度比第一凹陷22A更大的第二凹陷22B內(nèi)的多晶硅層25中 形成縫26。然而，由于多晶硅層25形成為柱狀結(jié)構(gòu)，因此縫26不可能在 后續(xù)熱處理過程中生長或移動。后續(xù)熱處理過程指的是用于雜質(zhì)活化而實 施的熱處理過程。由于柱狀多晶砝層25在后續(xù)熱處理過程中經(jīng)歷較小的晶 粒尺寸變化，因此獲得此結(jié)果。
柱狀多晶硅層25沉積作為多晶硅層，并且為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多晶^，其 中晶粒尺寸變化通過后續(xù)熱處理過程而發(fā)生的可能性較小。另外，與非晶 硅層相比，柱狀多晶硅層25具有改善的臺階覆蓋特性。因此，柱狀多晶硅 層25具有更少的產(chǎn)生細微縫的位點。另外，當形成多晶硅層25時產(chǎn)生的 縫在尺寸上小于那些當形成非晶硅層時形成的縫。
參照圖2B，實施熱處理過程以活化在多晶珪層25中注入作為雜質(zhì)的 磷。熱處理過程稱為注入后退火(PIA)過程。在約60(TC至約1000。C溫 度下實施PIA過程約10秒至約60秒。
在實施熱處理過程之前，可在多晶硅層25中另外注入雜質(zhì)如磷。使用 等離子體摻雜方法而不是離子注入方法,使得可在燈泡型凹陷區(qū)域23中形 成的多晶硅層25內(nèi)獲得均勻雜質(zhì)分布。
如上所述，即使實施PIA過程，縫26在多晶硅層25中也不會生長或 移動。這是因為多晶珪層25初始形成為具有柱狀結(jié)構(gòu)。與非晶硅層不同， 柱狀多晶硅層25可不經(jīng)歷在PIA過程中的晶粒尺寸變化。因此，保持了 在初始形成過程中的多晶珪層25的晶體狀態(tài)，因此，縫26可以不生長或 移動。
當在PIA過程之后非晶硅層變成多晶硅層時，晶粒尺寸增加至約800A的水平。然而，即使在實施PIA過程之后，柱狀多晶硅層也具有約200A 至約300A的晶粒尺寸。柱狀多晶硅層的晶粒尺寸遠遠小于非晶硅層的晶 粒尺寸。在實施PIA過程之后，進一步使柱狀多晶硅層的晶界的數(shù)目增加 至多于非晶硅層的晶界的數(shù)目。
由于在柱狀多晶硅層中幾乎沒有晶粒尺寸變化，因此使用柱狀多晶硅 層可獲得晶界數(shù)目的增加，這加速了雜質(zhì)擴散。因此，可獲得在絕緣層和 多晶硅層之間的界面上減少多晶>^盡事件的額外的益處。因此可增加半 導(dǎo)體器件的有效電流(activation current )。
另一方面，當對非晶珪層實施PIA過程時，晶粒尺寸通常增加或晶界 通常減小。這些事件導(dǎo)致其中擴散到多晶硅層和絕緣層之間界面上的雜質(zhì) 減少的多晶>^^事件。
參照圖2C,在圖案化的多晶硅層25A上形成基于金屬的電極層27和 硬掩模28。更具體地，在多晶硅層25上形成基于金屬的層。例如，基于 金屬的層包括氮化鴒層和鵠層。氮化鵠層用作擴散阻擋層。
在基于金屬的層上形成硬掩模層。硬掩模層包括基于氮化物的層。例 如，硬掩模層包括氮化硅層。
實施第一柵極蝕刻。第一朝f極蝕刻包括蝕刻硬掩模層和基于金屬的層 以及蝕刻多晶硅層25的一部分。因此，形成硬掩模28、基于金屬的電極 層27和圖案化的多晶硅層25A。
參照圖2D，在所得結(jié)構(gòu)上形成覆蓋層和實施回蝕刻過程。蝕刻圖案化 的多晶M25A以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。附圖標記25B表示殘余的多晶硅層。
覆蓋層的一部分保留在殘余的多晶硅層25B的上部上和基于金屬的電 極層27和硬掩模28的側(cè)壁上。附圖標記29表示殘余的覆蓋層。
實施選擇性氧化過程作為后續(xù)過程以形成基于氧化物的層30。在氫氣 環(huán)境中實施選擇性氧化過程。因此，選擇性地氧化殘余的多晶硅層25B的 暴露的側(cè)壁，并且通過殘余的覆蓋層29保護基于金屬的電極層27的側(cè)壁 以免氧化。
實施選擇性氧化過程以在柵極堆疊結(jié)構(gòu)的底部拐角處形成包括"鳥嘴" (bird's beak)的基于氧化物的層30。該鳥嘴降低在柵極堆疊結(jié)構(gòu)的拐角 處的電場濃度。圖3A圖示說明通過對非晶硅層實施熱處理過程獲得的多晶硅層晶粒 的圖示。圖3B圖示說明柱狀多晶硅層的晶粒的圖示。柱狀多晶硅層指的 是在約650'C至約800。C溫度下形成的多晶硅層。
非晶珪層缺少硅原子排列的規(guī)則性并具有不存在晶粒和晶界的結(jié)構(gòu)。 單晶硅層是由具有規(guī)則原子排列的一種晶粒所組成硅層。多晶硅表示由多 種晶粒所組成的珪層。
根據(jù)晶粒的形狀，多晶硅的晶體結(jié)構(gòu)可獲得柱狀結(jié)構(gòu)。柱狀結(jié)構(gòu)可在 約650'C至約800'C的溫度下獲得。
圖4A至4E圖示說明根據(jù)本發(fā)明的笫二實施方案的制造包括燈泡型凹 陷溝道的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
參照圖4A，襯底41限定為單元區(qū)域和周邊區(qū)域.單元區(qū)域是其中將 形成N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)的區(qū)域，和周邊區(qū)域是其中將基 本同時形成NMOS和P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)域。
在襯底41的單元區(qū)域中形成燈泡型凹陷區(qū)域42。燈泡型凹陷圖案42 包括第一凹陷42A和第二凹陷42B。第二凹陷42B具有比第一凹陷42A 更大的寬度并且具有圓形形狀。
單元區(qū)域可以是其中將形成具有燈泡型凹陷溝道的NMOS的區(qū)域。周 邊區(qū)域可以是其中將形成具有平面溝道的NMOS和PMOS的區(qū)域。
在襯底41和燈泡型凹陷區(qū)域42上形成絕緣層43。例如，絕緣層43 包括二氧化硅(Si02 )層。絕緣層43可具有雙柵極氧化物結(jié)構(gòu)。雙柵極氧 化物結(jié)構(gòu)是指在單元區(qū)域和周邊區(qū)域的不同厚度。
在單元區(qū)域中的絕緣層43的厚度可小于在周邊區(qū)域中的絕緣層43的 厚度。例如，在單元區(qū)域的絕緣層43形成為約20A至約30A的厚度，在 周邊區(qū)域形成為約40 A至約60A的厚度。
實施等離子體氮化過程以使絕緣層43氮化。例如，如果絕緣層43包 含氧化硅層，氧化硅層通過等離子體氮化過程轉(zhuǎn)變?yōu)檠醯鑼印?br> 在絕緣層43上形成多晶珪層44并填充燈泡型凹陷區(qū)42。多晶硅層44 具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)。
例如,形成多晶硅層44包括在單晶片型腔室或爐內(nèi)形成以柱狀結(jié)構(gòu)結(jié) 晶的多晶硅層。多晶珪層44在約650'C至約800'C的溫度下形成。形成多晶硅層44包括使用硅烷(SiH4 )作為源氣體和可包括選擇性地 加入氫(H2 )。 SiH4以約50 seem的流量流動和H2以約2000 seem的流量 流動。
在約10 mTorr至約500 mTorr的壓力下形成多晶珪層44。例如，在 約50 mTorr的壓力下形成多晶珪層44。多晶珪層44在形成時間為約100 秒或更少時形成約500A至約1000A的厚度。例如，多晶珪層44的形成 時間為約10秒至約100秒。
磷化氫(PH3 )氣體可作為雜質(zhì)摻雜氣體另外加入。PH3氣體以約280 seem至約600 seem的流量流動。利用PH3氣體允許在多晶珪層44中以約 lxl02°原子/咖3至約^1021原子/咖3的濃度水平原位摻雜磷(P)。
在單一步驟中形成多晶硅層44以填充燈泡型凹陷42。因此，利用多 晶硅層44充分地填充第一凹陷42A。
細徵K寸的縫45可在寬度大于第一凹陷42A的第二凹陷42B中的第 一多晶珪層44中形成。當形成柱狀多晶硅層44時產(chǎn)生的縫例如縫45遠遠 小于當形成非晶硅層時產(chǎn)生的縫。與非晶硅層相比，具有柱狀結(jié)構(gòu)的多晶 硅層44具有改善的臺階覆蓋特性，并因此具有更少的產(chǎn)生細微縫例如縫 45的位點。
因為多晶硅層44形成為具有柱狀結(jié)構(gòu)，所以在多晶珪層44中的縫45 在后續(xù)熱處理過程中不可能移動，這在下文將詳細描述。后續(xù)熱處理過程 指的是實施用于雜質(zhì)活化的熱處理過程。
因為柱狀多晶硅層44在后續(xù)熱處理過程中經(jīng)歷更小的尺寸變化，因此 獲得此結(jié)果。柱狀多晶硅層44被沉積作為多晶硅層，并且為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多 晶硅層，其中晶粒尺寸變化通過后續(xù)熱處理過程而發(fā)生的可能性較小。
參照圖4B,對多晶珪層44實施雜質(zhì)離子注入過程用于形成N-型雜質(zhì) 摻雜多晶硅(NPG)和P-型雜質(zhì)摻雜多晶硅(PPG)。可利用光刻膠層作 為離子注入掩模實施每一個離子注入過程，其中利用光4^模過程形成光刻 膠層。實施用于形成NPG和PPG的過程以形成雙多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。
例如，注入N-型雜質(zhì)以形成NPG,所述N-型雜質(zhì)可以包括褲(P)， 注入P-型雜質(zhì)以形成PPG,所述P-型雜質(zhì)可以包括硼(B )。在摻雜有磷 的多晶硅層44中注入硼導(dǎo)致多晶珪層44轉(zhuǎn)變?yōu)橥╥t^摻雜而摻雜有硼的P-型多晶硅層。
因此，由于雜質(zhì)離子注入過程，用于形成NMOS柵電極的多晶^ 44的一部分變成N-型(N+)多晶珪層44A和用于形成PMOS柵電極的多 晶珪層44的一部分變成P-型(P+ )多晶硅層44B。
參照圖4C，在實施雜質(zhì)離子注入過程之后，實施注入后退火(PIA) 過程用于雜質(zhì)活化。例如，在約600"C至約IOOO'C溫度下實施PIA過程約 10秒至約60秒。
當實施PIA過程時，在N-型多晶硅層44A和P-型多晶硅層44B中形 成的縫45不會生長或移動。由于N-型多晶硅層44A和P-型多晶硅層44B 初始形成為柱狀結(jié)構(gòu)，因此獲得此結(jié)果。
與非晶珪層不同，即使在PIA過程中，在柱狀多晶硅層中發(fā)生晶粒尺 寸變化的可能性較小。因此，保持初始的晶體狀態(tài)并且縫不會生長或移動。
PIA過程之后，當非晶硅層轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч鑼訒r，晶粒尺寸增加至約 800A的水平。然而，柱狀多晶珪層即使在實施PIA過程之后也具有約200A 至約300A的晶粒尺寸。
柱狀多晶硅的晶粒尺寸遠遠小于非晶硅層的晶粒尺寸。實施PIA過程 之后，柱狀多晶硅的晶界進一步增加，超出非晶硅層的晶界。
由于在柱狀多晶珪層中幾乎沒有晶粒尺寸變化，因此使用柱狀多晶硅 層可獲得增加的晶界，這加速雜質(zhì)擴散。因此，可獲得在絕緣層和多晶硅 層之間的界面上減少多晶>^€盡事件的額外的益處。因此可增加半導(dǎo)體器 件的有效電流。由于此特性，當省略用于形成NPG的過程時，可降低將 另外注入的PPG雜質(zhì)劑量的量。
當對非晶珪層實施PIA過程時，晶粒尺寸通常增加或晶界通常減少， 導(dǎo)致擴散到多晶硅層和絕緣層之間界面上的雜質(zhì)減少的多晶>^^事件。
參照圖4D,在圖案化的N-型多晶硅層44A'和圖案化的P-型多晶硅層 44B，上形成基于金屬的電極層46和硬掩模47。更具體地，在N-型多晶硅 層44A和P-型多晶硅層44B上形成基于金屬的層.基于金屬的層可包括 氮化鴒層和鵠層。氮化鴒層用作擴散阻擋層。
在基于金屬的層上形成硬掩模層.該硬掩模層包括基于氮化物的層。 例如，硬掩模層可包括氮化硅層。實施第一柵極蝕刻。笫一柵極蝕刻包括蝕刻硬掩模層和基于金屬的層
以及蝕刻N-型多晶硅層44A和P-型多晶硅層44B的一部分。因此，形成 硬掩模47、基于金屬的電極層46、圖案化的N-型多晶珪層44A'和圖案化 的P-型多晶硅層44B'。
參照圖4E，在所得結(jié)構(gòu)上形成覆蓋層并實施回蝕刻過程。蝕刻圖案化 的N-型多晶珪層44A'和圖案化的P-型多晶珪層44B'以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。 附圖標記44A"和44B"表示殘余的N-型多晶硅層44A"和殘余的P-型多晶 珪層44B"。
覆蓋層的一部分保留在殘余的N-型多晶硅層44A"和殘余的P-型多晶 珪層44B"的上部上和基與金屬的電極層46和硬掩模47的側(cè)壁上。附圖標 記48表示殘余的覆蓋層。
實施選擇性氧化過程作為后續(xù)過程以形成基于氧化物的層49。在氫氣 環(huán)境中實施所述選擇性氧化過程。因此，選擇性地氧化殘余的N-型多晶硅 層44A"和殘余的P-型多晶硅層44B"的暴露的側(cè)壁和襯底41的表面。通 過殘余的覆蓋層48保護基于金屬的電極層46的側(cè)壁以免氧化。
實施選擇性氧化過程以在柵極堆疊結(jié)構(gòu)的底部拐角處形成鳥嘴。該鳥 嘴降低了在柵極堆疊結(jié)構(gòu)拐角處的電場濃度.
圖5說明常規(guī)方法和本發(fā)明的實施方案之間的縫移動相比較的微觀視 圖。附圖標記，A'表示縫。根據(jù)常規(guī)方法的縫向著絕緣層移動，而根據(jù)本發(fā) 明的實施方案的縫通常不移動而且在尺寸上小于那些才艮據(jù)常規(guī)方法的縫。
圖6說明常規(guī)方法和本發(fā)明的實施方案之間的柵極蝕刻外形相比較的 ，視圖。由附圖標記'P2，表示的根據(jù)常規(guī)方法的柵極的蝕刻外形形成不 均勻，而由附圖標記'P1，表示的根據(jù)本發(fā)明實施方案的柵極的蝕刻外形在 整個晶片上均勻地形成。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案的柵極蝕刻外形垂直形成，而根據(jù)常規(guī)方法的 柵極的側(cè)壁嚴重受損。由于使用具有柱狀結(jié)構(gòu)的多晶硅層，可獲得根據(jù)本 發(fā)明實施方案的柵極的均勻蝕刻外形。
雖然上述實施方案描述作為燈泡型凹陷區(qū)域的溝道，但是當制造包括 多平面溝道例如凹陷溝道、鞍型溝道、鰭狀溝道和鞍鰭狀(saddle fin type)溝道的半導(dǎo)體器件時，柱狀多晶硅層可用作柵電極。雖然本發(fā)明關(guān)于具體實施方案進行了描述，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言顯而易見的是，可作出各種變化和修改而不脫離由所附權(quán)利要求所限定 的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在包括用于形成多平面溝道的圖案的襯底上形成絕緣層；在所述絕緣層上形成柱狀多晶硅層，其中所述柱狀多晶硅層填充所述圖案；和實施熱處理過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柱狀多晶硅層在約650'C至約 800。C溫度下形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柱狀多晶硅層利用化學氣相沉 積方法形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述化學氣相沉積方法在單晶片型 腔室或爐內(nèi)實施。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述柱狀多晶硅層包括實施單 一步驟形成過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柱狀多晶硅層注入有雜質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述雜質(zhì)包括磷(P)和硼(B) 中的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述圖案包括燈泡型凹陷區(qū)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括單元區(qū)域和周邊區(qū) 域，并且其中所述圖案形成在所述單元區(qū)域中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括其中將形成N-溝道 金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)的NMOS區(qū)和其中將形成P-溝道金屬氧化 物半導(dǎo)體(PMOS)的PMOS區(qū)，并且其中所述圖案形成在所述NMOS 區(qū)中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在實施所述熱處理過程之后，還包括 在所述柱狀多晶硅層上形成基于金屬的電極和硬掩模層； 對所述襯底結(jié)構(gòu)實施第 一蝕刻，以l更蝕刻所述硬掩模層直至所^狀多晶硅層的一部分，由此形成第一所得結(jié)構(gòu)； 在所述第 一所得結(jié)構(gòu)上形成覆蓋層；對所M蓋層實施回蝕刻過程； 對殘余的柱狀多晶珪層實施第二蝕刻；和 對殘留的柱狀多晶硅層實施選擇性氧化。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中實施所述熱處理過程包括在約 600'C至約IOOO'C的溫度下實施快速熱處理過程。
13. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 在襯底的單元區(qū)域中形成用于形成多平面溝道的圖案，其中所述襯底包括其中將形成N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)的所述單元區(qū)域和 其中將基本同時形成NMOS和P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)的周 邊區(qū)域；在所述村底結(jié)構(gòu)上形成絕緣層；在所述絕緣層上形成柱狀多晶硅層，其中所述柱狀多晶硅層填充所 述圖案；在將形成NMOS的柱狀多晶硅層的部分中注入N-型雜質(zhì)； 在將形成PMOS的柱狀多晶珪層的部分中注入P-型雜質(zhì)；和 實施熱處理過程。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所ita狀多晶硅層在約650'C至 約800'C溫度下形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， i5G積、方法形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法， 型腔室或爐內(nèi)實施。
17. 才艮據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 單一步驟形成過程。
18. 4艮據(jù)權(quán)利要求17所述的方法， 注入雜質(zhì)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，
20. 才艮據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述柱狀多晶硅層利用化學氣相 其中所述化學氣相沉積方法在單晶片 其中形成所述柱狀多晶硅層包括實施 其中形成所述柱狀多晶硅層包括原位其中所述雜質(zhì)包括磷(P)。其中所述圖案包括燈泡型凹陷區(qū)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中實施所述熱處理過程包括在約 600'C至約IOOO'C的溫度下實施快速熱處理過程。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，在實施所述熱處理過程后，還包括 在所述柱狀多晶硅層上形成基于金屬的電極和硬掩模層； 對所述襯底結(jié)構(gòu)實施第一蝕刻，以便蝕刻所述硬掩模層直至所述柱狀多晶硅層的一部分，由此形成第一所得結(jié)構(gòu)； 在所述第 一所得結(jié)構(gòu)上形成覆蓋層； 對所^蓋層實施回蝕刻過程； 對殘余的柱狀多晶硅層實施第二蝕刻；和 對殘留的柱狀多晶硅層實施選擇性氧化。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在包括用于形成多平面溝道的圖案的襯底上形成絕緣層，在所述絕緣層上形成柱狀多晶硅層和填充所述圖案，和實施熱處理過程。
文檔編號H01L21/00GK101419905SQ20081000189
公開日2009年4月29日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者崔源峻, 梁洪善, 趙興在 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司