半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

半导体装置包括：衬底中的有源区域；隔离膜，其限定衬底中的有源区域；栅沟槽，其延伸穿过有源区域和隔离膜，并且包括有源区域中的第一沟槽和隔离膜中的第二沟槽；栅电极，其包括主栅电极和传输栅电极，主栅电极填充第一沟槽的下部，并且传输栅电极填充第二沟槽的下部；支撑结构，其在传输栅电极上，该支撑结构填充第二沟槽的上部；以及栅绝缘膜，其介于隔离膜和传输栅电极之间以及支撑结构和传输栅电极之间。

Semiconductor device and manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0141459的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术构思涉及一种半导体装置及其制造方法。更具体地，本专利技术构思涉及一种包括掩埋沟道阵列晶体管的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
随着半导体存储器装置越来越高度集成，各个电路图案已经进一步小型化，以便在相同区域上实现更多的半导体装置。另一方面，通过包括掩埋在沟槽中的栅电极，掩埋沟道阵列晶体管(BCAT)可最小化短沟道效应。
技术实现思路
本专利技术构思的各方面提供了一种具有改善的产品可靠性和性能的半导体装置。本专利技术构思的各方面还提供了一种用于制造半导体装置的方法,所述方法能够制造具有改善的产品可靠性和性能的半导体装置。然而，本专利技术构思的各方面不限于本文阐述的各方面。通过参考下文给出的本专利技术构思的详细描述，本专利技术构思的上述和其他方面对于本专利技术构思所属领域的普通技术人员将变得更加显而易见。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种半导体装置包括：衬底中的有源区域；隔离膜，其限定衬底中的有源区域；栅沟槽，其延伸穿过有源区域和隔离膜，并且包括有源区域中的第一沟槽和隔离膜中的第二沟槽；栅电极，其包括主栅电极和传输栅电极，主栅电极填充第一沟槽的下部，并且传输栅电极填充第二沟槽的下部；支撑结构，其在传输栅电极上，该支撑结构填充第二沟槽的上部；以及栅绝缘膜，其介于隔离膜和传输栅电极之间以及支撑结构和传输栅电极之间。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种半导体装置包括：有源区域，其包括在衬底内在第一方向上延伸的第一沟槽；隔离膜，其包括在衬底内在第一方向上延伸的第二沟槽并且限定有源区域；主栅电极，其填充第一沟槽的下部；第一栅绝缘膜，其在有源区域和主栅电极之间；传输栅电极，其填充第二沟槽的下部；以及第二栅绝缘膜，其在隔离膜和传输栅电极之间。第一栅绝缘膜沿着主栅电极的底表面和侧壁延伸。第二栅绝缘膜沿着传输栅电极的底表面、侧壁和上表面延伸。根据本专利技术构思的示例性实施例，一种半导体装置包括：有源区域，其在衬底内在第一方向上延伸；隔离膜，其限定衬底内的有源区域；栅沟槽，其在有源区域和隔离膜中，该栅沟槽相对于第一方向以第一锐角在第二方向上延伸；栅电极，其填充栅沟槽的下部；支撑结构，其在栅电极上，该支撑结构填充隔离膜中的栅沟槽的上部；以及，栅绝缘膜，其沿着栅沟槽的侧壁和底表面延伸。支撑结构包括与第二方向交叉的第一侧壁。栅绝缘膜还沿着支撑结构的底表面和第一侧壁延伸。根据本专利技术构思的示例性实施例，如下所述，提供了一种制造半导体装置的方法。在衬底中形成有源区域和限定有源区域的隔离膜。在衬底中形成延伸穿过有源区域和隔离膜的栅沟槽，栅沟槽包括有源区域中的第一沟槽和隔离膜中的第二沟槽。形成牺牲膜以填充栅沟槽。用支撑结构代替牺牲膜的在第二沟槽的上部中的部分。去除牺牲膜的在第二沟槽的下部中的剩余部分以形成由支撑结构的底表面和第二沟槽的内侧壁限定的间隙。在支撑结构的底表面和栅沟槽的内侧壁上依次形成栅绝缘膜和栅电极。附图说明通过参考附图详细描述本专利技术构思的示例性实施例，本专利技术构思的上述和其他方面和特征将变得更加显而易见，附图中：图1是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的示意性布局图；图2是根据本专利技术构思的一些实施例的沿着图1的线A-A’截取的截面图；图3是图2的S部分的放大视图；图4是根据本专利技术构思的一些实施例的沿着图1的线B-B’截取的截面图；图5和图6是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的截面图；图7和图8是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的截面图；图9和图10是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的截面图；图11是示出根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的截面图；图12是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的示意性布局图；图13是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的示意性布局图；图14是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的示意性布局图；图15至图39是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的制造半导体装置的方法的中间步骤图；图40是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的制造半导体装置的方法的中间步骤图；图41是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的制造半导体装置的方法的中间步骤图；图42是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的制造半导体装置的方法的中间步骤图。具体实施方式在下文中，将参考图1至图14描述根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置。尽管DRAM(动态随机存取存储器)被示出为根据一些实施例的半导体装置的示例，但是本公开不限于此。图1是用于解释根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置的示意性布局图。图2是沿着图1的线A-A’的截面图。图3是图2的S部分的放大图。图4是沿着图1的线B-B’的截面图。参考图1至图4，根据本专利技术构思的一些实施例的半导体装置包括衬底100、隔离膜110、字线(WL；栅电极)120、位线BL、栅沟槽GT、栅绝缘膜130、覆盖图案140、支撑结构150、第一层间绝缘膜200、第二层间绝缘膜210、第一接触结构220、第二接触结构230和电容器结构300。衬底100可以具有其中堆叠基底衬底和外延层的结构，但是本公开不限于此。衬底100可以是硅衬底、砷化镓衬底、硅锗衬底或SOI(绝缘体上半导体)衬底。作为示例，衬底100在下文中被示为硅衬底。为了便于解释，衬底100在下文中被示为第一导电类型(例如，p型)。衬底100包括有源区域AR。有源区域AR在衬底100内在第一方向DR1上延伸。有源区域AR在第一方向和与第一方向垂直的另一方向上重复布置。例如，有源区域AR在衬底100内在第一方向DR1上延伸。有源区域AR呈彼此平行延伸的多个条的形式。在一些实施例中，一个有源区域AR的中心设置为与另一个有源区域AR的远端部分相邻。字线(WL；栅电极120)穿过有源区域AR沿着第二方向DR2延伸很长。字线WL在垂直于第二方向DR2的另一方向(例如，第三方向DR3)上重复布置。字线WL彼此平行地延伸。此外，字线WL在第三方向DR3上以相等的间隔彼此间隔开。位线BL与字线WL相交并沿着第三方向DR3延伸很长。位线BL在第二方向DR2上重复布置。位线BL彼此平行地延伸。另外，位线BL在第二方向DR2上以相等的间隔彼此间隔开。随着半导体装置的设计规则减小，如图1中所示，有源区域AR可以以斜条的形式形成。例如，有源区域AR可以在第一方向DR1上延伸，并且字线WL可以在第二方向DR2上延伸，第二方向DR2相对于第一方向DR1形成第一锐角θ1。另外，位线BL可以在第三方向DR3上延伸，第三方向DR3相对于第一方向DR1形成第二锐角θ2。在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：/n有源区域，其在衬底中；/n隔离膜，其限定所述衬底中的所述有源区域；/n栅沟槽，其延伸穿过所述有源区域和所述隔离膜，并且包括所述有源区域中的第一沟槽和所述隔离膜中的第二沟槽；/n栅电极，其包括主栅电极和传输栅电极，所述主栅电极填充所述第一沟槽的下部，并且所述传输栅电极填充所述第二沟槽的下部；/n支撑结构，其在所述传输栅电极上，所述支撑结构填充所述第二沟槽的上部；以及/n栅绝缘膜，其介于所述隔离膜和所述传输栅电极之间以及所述支撑结构和所述传输栅电极之间。/n

【技术特征摘要】
20181116 KR 10-2018-01414591.一种半导体装置，包括：
有源区域，其在衬底中；
隔离膜，其限定所述衬底中的所述有源区域；
栅沟槽，其延伸穿过所述有源区域和所述隔离膜，并且包括所述有源区域中的第一沟槽和所述隔离膜中的第二沟槽；
栅电极，其包括主栅电极和传输栅电极，所述主栅电极填充所述第一沟槽的下部，并且所述传输栅电极填充所述第二沟槽的下部；
支撑结构，其在所述传输栅电极上，所述支撑结构填充所述第二沟槽的上部；以及
栅绝缘膜，其介于所述隔离膜和所述传输栅电极之间以及所述支撑结构和所述传输栅电极之间。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：
覆盖图案，其在所述主栅电极上，所述覆盖图案填充所述第一沟槽的上部，
其中，所述栅绝缘膜沿着所述主栅电极的侧壁和所述覆盖图案的侧壁延伸。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，
其中，所述覆盖图案接触所述主栅电极的上表面。


4.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，所述栅绝缘膜沿着所述传输栅电极的侧壁在所述传输栅电极的侧壁和所述第二沟槽的下内侧壁之间延伸，并且
其中，所述支撑结构接触所述第二沟槽的上内侧壁。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，相对于所述衬底的上表面，所述第二沟槽的底表面低于所述第一沟槽的底表面。


6.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，相对于所述衬底的上表面，所述传输栅电极的上表面低于所述主栅电极的上表面。


7.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，所述第二沟槽在其距所述衬底的上表面的第一深度处的宽度小于所述第一沟槽在其距所述衬底的上表面的第二深度处的宽度，并且
其中，所述第一深度和所述第二深度相同。


8.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：
阻挡膜，其介于所述栅绝缘膜和所述栅电极之间。


9.根据权利要求8所述的半导体装置，
其中，所述阻挡膜沿着所述主栅电极的底表面和侧壁延伸，并且沿着所述传输栅电极的底表面、侧壁和上表面延伸。


10.一种半导体装置，包括：
有源区域，其包括在衬底内在第一方向上延伸的第一沟槽；
隔离膜，其包括在所述衬底内在所述第一方向上延伸的第二沟槽，并且限定所述有源区域；
主栅电极，其填充所述第一沟槽的下部；
第一栅绝缘膜，其在所述有源区域和所述主栅电极之间；
传输栅电极，其填充所述第二沟槽的下部；以及
第二栅绝缘膜，其在所述隔离膜和所述传输栅电极之间，
其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：南奇亨，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR