凹陷沟道阵列晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管。在一个实施例中，本发明专利技术在衬底表面上使用自调整隔板以在栅极和源极区／漏极区之间提供所需的距离。这样，关于栅极触点平面内的平版印刷术的公差的要求减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管。
技术介绍
尽管原理上可以应用到任何集成电路，下述的专利技术和下述的问题将参照硅技术中的集成存储电路进行说明。美国专利出版物2005/0042833A1公开了一种制造包括凹陷沟道晶体管的集成电路装置的方法。所述方法包括以下步骤通过在集成电路衬底上形成沟槽器件隔离区域而限定有源区；在暴露有源区的沟道子区域和与沟道子区域相邻的沟槽器件隔离区域的集成衬底上形成掩模图案；蚀刻沟槽器件隔离区域，所述沟槽器件隔离区域通过掩模图案暴露以使用掩模图案作为蚀刻掩模凹陷到第一深度；蚀刻沟道子区域，以使用掩模图案作为蚀刻掩模形成比第一深度更深的第二深度的栅极沟槽；和形成填充栅极沟槽的凹陷栅极。图15显示了作为本专利技术所要解决的潜在问题的示例的凹陷沟道阵列晶体管的几何形状布置的示意平面图。在图15中，显示了凹陷沟道阵列晶体管的有源区RT和隔离区的示意平面图。图15的平面图的两个截面分别用A-A’、B-B’指示。图15A、7B分别显示了作为本专利技术所要解决的潜在问题的示例的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应凹陷沟道阵列晶体管的沿着图15的线A-A’、B-B’的两个不同的示意截面。图15A显示了平行于电流方向的截面，而图15B显示了垂直于电流方向的截面。在图15A中，参考符号1指示硅半导体衬底。填充有二氧化硅的隔离沟槽IT设置在硅半导体衬底1内。在半导体单元中间具有沟槽5，所述沟槽5在流方向上填充有由多晶硅制造的栅极电极30。在沟槽壁上未示出的是由二氧化硅形成的栅极介电层20。源极区40和漏极区50设置在沟槽5的两侧上的表面区域内。此外，参考符号60指示由钨制造的栅极电极触点，70指示在栅极电极30和栅极电极触点60的两侧上的氮化物隔板。在这样的凹陷沟道阵列晶体管中的问题由于垂直栅极30与高掺杂源极区/漏极区40、50的重叠所导致。此重叠导致在晶体管的截止状态中产生漏电流的较高电场。如果平面栅极以及这样隔板70可以在凹陷沟道器件之上充分对齐，当用作源极/漏极植入掩模时，其可以防止直接在栅极边处的高掺杂浓度。因此，凹陷沟道阵列晶体管的可扩缩性受所述平面栅极的对齐的限制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改进的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管，所述制造方法和凹陷沟道阵列晶体管提供了良好的可扩缩性。在一个实施例中，本专利技术在衬底表面上使用了自调整隔板以在栅极和源极区/漏极区之间提供所需的距离。这样，关于栅极触点平面内的平版印刷术的公差的要求减小。根据优选的实施例，执行在所述栅极电极和隔板之上沉积和形成栅极接触层和的绝缘层的结构的步骤。根据另外的优选实施例，执行在栅极电极和所述隔离物之上的构造的栅极接触层和绝缘层上形成第二绝缘隔离物的步骤。根据另外的优选实施例，在提供所述栅极电极的步骤之后以及在形成隔板的步骤之前执行将杂质引入形成区中的衬底内用于提供轻掺杂的源极区/漏极区的步骤。附图说明本专利技术参照附图和典型实施例进行详细说明。在附图中图1显示了作为本专利技术的第一实施例的凹陷沟道阵列晶体管的几何布置的示意平面图。图1A、B-7A、B显示了作为本专利技术的第一实施例的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管的图1的分别沿着线A-A’、B-B’的两个不同示意截面。图8显示了作为本专利技术的第二实施例的凹陷沟道阵列晶体管的几何形状布置的示意平面图。图8A、B-14A、B显示了作为本专利技术的第二实施例的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管的图1的分别沿着线A-A’、B-B’的两个不同示意截面。图15显示了本专利技术所要解决的潜在问题的示例的凹陷沟道阵列晶体管的几何布置的示意平面图。图15A、15B显示了作为本专利技术所要解决的潜在问题的示例的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管的图1的分别沿着线A-A’、B-B’的两个不同示意截面。在附图中，相同的参考符号指示等同或者功能上等同的部件。RT形成区域凹陷沟道阵列晶体管1硅半导体衬底IT、IT’、IT”绝缘沟槽20栅极介电层30、30’栅极电极60栅极触点40、50源极、漏极70氮化物隔板5沟槽U沟槽5的底部 5a、5a’钻蚀区域4轻微掺杂漏极区/源极区(LDD)I1LDD植入70’氮化物隔板60’栅极触点80氮化物盖90氮化物隔板I2S/D植入3氮化物牺牲层3a牺牲层开口具体实施方式图1显示了作为本专利技术的第一实施例的凹陷沟道阵列晶体管的几何布置的示意平面图。图1A、B显示了图1分别沿着线A-A’、B-B’的两个不同示意截面。在图1中，参考符号1指示在其表面上具有氮牺牲层3和与用于所述凹陷沟道阵列晶体管的形成区域RT相邻的绝缘沟槽IT’的半导体衬底，所述绝缘沟槽IT’填充有SiO2作为绝缘材料，所述绝缘材料延伸到与所述衬底1相同的上表面。特别地，这样的布置可以通过CMP(化学机械抛光)工艺获得。此后，牺牲层开口3a形成在所述牺牲层3内，所述牺牲层开口3a在B-B’的方向上延伸，并在所述形成区域RT的中间部分内暴露所述衬底1。开口3a限定将在下述步骤中蚀刻在衬底1中的沟槽5的位置。图2A、2B至图7A、7B显示了从图1A、B开始、作为本专利技术的第一实施例的用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法和对应的凹陷沟道阵列晶体管的图1的分别沿着线A-A’、B-B’的两个不同示意截面。在图2A、2B中描述的下述工艺步骤中，凹陷沟道阵列晶体管的沟槽5通过干蚀刻工艺设置。参考符号U指示沟槽5的底部。干蚀刻工艺是可选蚀刻工艺，所述蚀刻工艺相对在此步骤中作为硬掩模的牺牲层3蚀刻具有高选择性的硅。在图3A、3B中所描述的下一个工艺步骤中，湿蚀刻被执行用于移除在方向B-B’上与沟槽5相邻的绝缘沟槽IT’的二氧化硅的一部分，这可以从图3B清楚地获得。此湿蚀刻步骤蚀刻相对于硅衬底1的硅具有高选择性的二氧化硅。在此湿蚀刻步骤中，沟槽5在B-B’方向上变宽，钻蚀区域5a沿着B-B’方向形成，所述钻蚀区域5a设置在沟槽5的底部U之下并与沟槽5相邻。通过提供这些钻蚀区域5a，在沟道区域之上的栅极的控制通过三个栅极布置改进，因为栅极在底部U处可以延伸到拐角之下。接着，如图4A、4B中所示，二氧化硅栅极介电层20在沟槽5内沿着衬底1形成。然后，绝缘沟槽IT内的沟槽5和相邻的钻蚀区域5a填充由多晶硅制造的栅极电极30’，优选地通过沉积和下述的CMP工艺步骤。然后，由多晶硅形成的栅极电极30’延伸到牺牲层3的表面。对于图5A、5B，氮化硅的牺牲层3然后在选择蚀刻步骤中移除。此外，第一植入I1以自对齐的方式被执行，以在沟槽5的两侧上提供轻微掺杂的漏极区/源极区4，这可以从图4A获得。在如图6A、6B所描述的下述工艺步骤中，在后续的氮化物沉积之后，隔板70’相邻于多晶硅栅极电极30’形成，所述隔板沿着A-A’和B-B’方向延伸。这些由氮化硅形成的自调整隔板70’防止在凹陷沟道阵列晶体管的截止状态中的不利电场效应，并在后面的栅极触点形成步骤中提供对齐公差的可能性。根据图7A、7B，栅极接触层60’和盖氮化物层80被沉积并在栅极电极30’和自调整氮化物隔板70’之上形成结构。此工艺步骤对于用于构造层60’、80的牺牲层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法，包括：提供第一导电型的半导体衬底，至少在垂直于凹陷沟道阵列晶体管的电流方向上具有与用于凹陷沟道阵列晶体管的形成区域相邻的绝缘沟槽，所述绝缘沟槽填充有绝缘材料；在半导体衬底的表面上形成牺牲 层；提供在第一方向上延伸并在形成区域的一部分内暴露至少所述衬底的牺牲层开口；使用牺牲层开口作为掩模开口在衬底中蚀刻沟槽，所述沟槽在至少第二绝缘沟槽之间在第一方向上延伸；可选地蚀刻绝缘沟槽，用于在第一方向上使得沟槽变宽 ，并用于在绝缘沟槽内提供与所述衬底相邻并在沟槽的底部之下延伸的钻蚀区域；在沟槽内的衬底上形成栅极介电层；在栅极介电层上、沟槽内提供栅极电极，所述栅极电极延伸到与牺牲层相同的上表面；移除牺牲层；沿着衬底上的栅极 电极形成自调整第一绝缘隔板；和通过将第二导电型的杂质使用第一隔板作为掩模引入至形成区域内的衬底的被暴露的部分而形成源极区和漏极区。

【技术特征摘要】
US 2005-4-14 11/105,5801.一种用于凹陷沟道阵列晶体管的制造方法，包括提供第一导电型的半导体衬底，至少在垂直于凹陷沟道阵列晶体管的电流方向上具有与用于凹陷沟道阵列晶体管的形成区域相邻的绝缘沟槽，所述绝缘沟槽填充有绝缘材料；在半导体衬底的表面上形成牺牲层；提供在第一方向上延伸并在形成区域的一部分内暴露至少所述衬底的牺牲层开口；使用牺牲层开口作为掩模开口在衬底中蚀刻沟槽，所述沟槽在至少第二绝缘沟槽之间在第一方向上延伸；可选地蚀刻绝缘沟槽，用于在第一方向上使得沟槽变宽，并用于在绝缘沟槽内提供与所述衬底相邻并在沟槽的底部之下延伸的钻蚀区域；在沟槽内的衬底上形成栅极介电层；在栅极介电层上、沟槽内提供栅极电极，所述栅极电极延伸到与牺牲层相同的上表面；移除牺牲层；沿着衬底上的栅极电极形成自调整第一绝缘隔板；和通过将第二导电型的杂质使用第一隔板作为掩模引入至形成区域内的衬底的被暴露的部分而形成源极区和漏极区。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在第一方向上延伸的牺牲层开口暴露至少一部分绝缘沟槽，并且所述绝缘沟槽与沟槽同时蚀刻。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，与用于凹陷沟道阵列晶体管的形成区域相邻的填充绝缘沟槽也设置在平行于凹陷沟道阵列晶体管的电流方向的第二方向上。4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，沟槽的蚀刻和绝缘沟槽的蚀刻相对彼此可选地执行。5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，额外的硬掩模被用于将牺牲层开口和沟槽蚀刻到衬底中。6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，牺牲层在形成绝缘沟槽之前沉积。7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，还包括在栅极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：里夏德约翰内森卢伊肯，汉斯彼德莫尔，马丁波普，帝尔施洛瑟，亚历山大塞克，斯蒂芬斯莱斯塞克，马克斯查瑟，罗尔夫韦兹，
申请(专利权)人：印芬龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]