專利名稱：用于制造半導體裝置的晶體管的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導體裝置的方法，并且，更具體而言，涉及用于制造半導體裝置的晶體管的方法。
背景技術(shù)：
由于半導體裝置已高度集成，裝置的電場因為高摻雜濃度而增加并且結(jié)泄漏電流也已增加，導致若干裝置缺陷，如刷新特性的降級。
作為克服以上限制的一種方法，在柵結(jié)構(gòu)之下的有源區(qū)被凹陷以具有增加的溝道長度的有源區(qū)內(nèi)形成柵結(jié)構(gòu)，這使得裝置的電場衰減。具體地，凹陷溝道陣列晶體管(RCAT)已被引入以改進刷新特性。
RCAT的柵結(jié)構(gòu)應該精確地與RCAT的凹陷部分重疊。如果柵結(jié)構(gòu)與凹陷部分未對準或者凹陷部分的最終檢查臨界尺度(FICD)比柵結(jié)構(gòu)的CD大，在柵結(jié)構(gòu)的蝕刻期間有源區(qū)可被損壞。在對凹陷部分進行蝕刻期間，凹陷部分CD的增加在更大區(qū)域中引起裝置隔離區(qū)的損壞，而且因此，在柵多晶硅層和硅化鎢層之間所產(chǎn)生的縫隙變得嚴重。結(jié)果，存在自對準接觸(SAC)失敗的高風險，這與裝置特性和產(chǎn)出率高度相關(guān)。因此，考慮到由未對準所導致的有源區(qū)上的損壞以及由凹陷部分CD增加所導致的SAC失敗，有利的是具有附有較小CD的凹陷部分。另一方面，考慮到溝道長度，有利的是具有附有較大CD的凹陷部分。因此，傳統(tǒng)的U形凹陷柵結(jié)構(gòu)具有局限性，因為設計規(guī)則已向著微小化轉(zhuǎn)變。
同樣，當柵結(jié)構(gòu)的CD變得更小時，凹陷部分的CD也應更小。因此，可能難以形成傳統(tǒng)U形凹陷柵結(jié)構(gòu)的平的底部結(jié)構(gòu)。如果底部結(jié)構(gòu)更加不平，存儲節(jié)點結(jié)的耗盡區(qū)域增加。增加的耗盡區(qū)域可導致結(jié)泄漏電流的增加以及刷新特性的降級。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造具有改進的刷新特性的半導體裝置晶體管的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有用于制造半導體裝置晶體管的方法，包括在包括底部結(jié)構(gòu)的基片上形成裝置隔離層，從而限定有源區(qū)；蝕刻有源區(qū)至預定的深度以形成多個凹陷結(jié)構(gòu)，每個所述凹陷結(jié)構(gòu)具有平的底部部分，所述底部部分具有比頂部部分的大的CD；及順序地在凹陷結(jié)構(gòu)上形成柵氧化物層和金屬層；以及圖案化柵氧化物層和金屬層以形成多個柵結(jié)構(gòu)。


關(guān)于下面的結(jié)合附圖而給出的優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的以上及其它目的和特征將變得更好理解，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的凹陷結(jié)構(gòu)的各種示范性的平的底部部分的顯微圖像。
圖2A到2F是示出根據(jù)本發(fā)明一特定實施例的半導體裝置晶體管的截面視圖，用于說明制造其的方法。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于制造半導體裝置晶體管的方法將參考附圖詳細描述。
凹陷結(jié)構(gòu)的底部部分具有比凹陷結(jié)構(gòu)的頂部部分的大的臨界尺度(CD)，而且底部部分平坦地形成。各種示范性凹陷結(jié)構(gòu)在圖1中說明。
圖2A到2F是示出根據(jù)本發(fā)明一特定實施例的半導體裝置晶體管的截面視圖，用于說明制造其的方法裝置。
參考圖2A，裝置隔離層11通過在包括預定底部結(jié)構(gòu)的基片10上執(zhí)行淺溝槽隔離(STI)工藝而形成，為場氧化物層的裝置隔離層11限定有源區(qū)12。基片10是基于硅的一個。
參考圖2B，屏蔽氧化物層13形成于基片10的預定部分上，即在有源區(qū)12上。屏蔽氧化物層13在屏蔽離子植入工藝中起作用。之后，離子植入工藝被執(zhí)行至一深度，在其處形成凹陷結(jié)構(gòu)的底部部分。雖然有利的是在形成凹陷結(jié)構(gòu)之前執(zhí)行離子植入工藝，離子植入工藝仍可在凹陷結(jié)構(gòu)形成之后執(zhí)行。在后一情況下，形成墊氧化物層，而不是屏蔽氧化物層13。在此，屏蔽氧化物層13在本發(fā)明的特定實施例中作為實例。
參考圖2C，硬掩模層14和底部防反射涂層(BARC)15順序地形成于在離子植入結(jié)果的結(jié)構(gòu)上。光刻膠(photoresist)圖案16形成于BARC層15上。硬掩模層14包括多晶硅、氮化物或氧氮化硅(silicon oxynitride)。BARC層15包括一種基于有機(organic-based)的材料。
參考圖2D，BARC層15和硬掩模層14使用光刻膠圖案16作為蝕刻阻擋而圖案化。這時，BARC層15被單獨蝕刻，然后，硬掩模層14被蝕刻。BARC層15通過使用CF4/CHF3/O2/SF6/NF3的混合氣體而被蝕刻，并且硬掩模層14以大約80度到大約90度的角而被蝕刻。特別地，硬掩模層14的厚度被設置為比個體凹陷結(jié)構(gòu)的小，這樣硬掩模層14可在凹陷結(jié)構(gòu)形成之后去除。屏蔽氧化物層13保持范圍從大約50到大約200的厚度，或者有源區(qū)12的部分以大約50到大約200的厚度被去除。
參考圖2E，光刻膠圖案16和BARC層15被去除。
參考圖2F，屏蔽氧化物層13和有源區(qū)12使用上述已圖案化的硬掩模層14作為蝕刻阻擋而被蝕刻至預定的深度，使得凹陷結(jié)構(gòu)17每個具有底部部分，所述底部部分具有比頂部部分大的CD。同樣，凹陷結(jié)構(gòu)17的每個的底部部分是平的。在形成凹陷結(jié)構(gòu)17的同時，硬掩模層14被去除。
上述的形成凹陷結(jié)構(gòu)的蝕刻配方和順序步驟如下。首先，CF4氣體或CHF3氣體被單獨或組合使用以蝕刻屏蔽氧化物層13。Cl2/HBr/O2/SF6/N2的混合氣體被用于將基片10的有源區(qū)12蝕刻至預定的深度。然后執(zhí)行各向同性蝕刻工藝以形成凹陷結(jié)構(gòu)17，所述凹陷結(jié)構(gòu)17的每個有平的底部部分，所述底部部分具有大于頂部部分的CD。
各向同性蝕刻工藝在以下條件下執(zhí)行以大約10mTorr到大約100mTorr的壓力、連同大約400W到大約1,500W的高的頂部部分功率以及大約0W到大約5W的低的底部部分功率。前述蝕刻工藝在感應耦合等離子體(ICP)蝕刻器處原地執(zhí)行。Cl2氣體與HBr氣體的比是大約1∶大約0.5至大約3。凹陷深度被控制在從大約500到大約2,000的范圍內(nèi)。各向同性蝕刻工藝使用CF4/O2/He/Ar混合氣體以小于每秒約10的速率來蝕刻目標。
各向同性蝕刻工藝在每個凹陷結(jié)構(gòu)17的底部部分比在頂部部分更快地蝕刻聚合物，從而增大底部部分的CD，所述聚合物在凹陷17形成期間產(chǎn)生。同樣，各向同性的蝕刻工藝可去除在凹陷結(jié)構(gòu)17側(cè)壁上的被稱為角(horn)的硅殘余。
凹陷結(jié)構(gòu)17形成之后，執(zhí)行各向同性化學干蝕刻(CDE)工藝以去除以上結(jié)果的結(jié)構(gòu)被損壞的表面層并且使凹陷結(jié)構(gòu)17的頂和底邊變圓。各向同性CDE工藝使用微波類型或ICP類型等離子體以下游模式來執(zhí)行。同樣，各向同性CDE工藝也單獨或組合使用CF4/O2氣體的混合氣體或另一種混和氣體NF3/O2/He，并且具有小于每分鐘大約150的蝕刻速率。
屏蔽氧化物層13通過濕清洗工藝被去除。雖然沒有說明，但形成了柵氧化物層，并且頂邊通過保形氧化工藝(conformal oxidation process)變圓。金屬層形成于凹陷結(jié)構(gòu)17上并且圖案化以獲得柵結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，設計規(guī)則已被下移至大約50nm的大小時，所建議的制造方法仍可實施。通常在柵結(jié)構(gòu)和凹陷結(jié)構(gòu)未對準時所發(fā)生的損壞頻率可減少并且有效的溝道長度可容易地得以保證。作為這些效果的結(jié)果，有可能提高刷新特性并減少SAC失效的發(fā)生，進一步導致裝置產(chǎn)出率。
本申請包含與在2005年4月29日提交至韓國專利局的韓國專利申請No.KR 2005-0036184相關(guān)的主題，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。
盡管本發(fā)明已關(guān)于某些優(yōu)選實施例而得到描述，對本領域的技術(shù)人員顯而易見的是，可進行各種改變和修改而不背離所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導體裝置的晶體管的方法，包括在包括底部結(jié)構(gòu)的基片上形成裝置隔離層，從而限定有源區(qū)；蝕刻所述有源區(qū)至預定的深度以形成多個凹陷結(jié)構(gòu)，所述凹陷結(jié)構(gòu)的每個具有平的底部部分，所述底部部分具有比頂部部分的大的臨界尺度(CD)；及在所述凹陷結(jié)構(gòu)上順序形成柵氧化物層和金屬層；以及圖案化所述柵氧化物層和所述金屬層以形成多個柵結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中多個所述凹陷結(jié)構(gòu)的形成包括使用Cl2/HBr/O2/SF6/N2的混合氣體來蝕刻所述有源區(qū)至預定的深度；以及執(zhí)行各向同性蝕刻工藝。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述有源區(qū)的蝕刻及所述各向同性蝕刻工藝在感應耦合等離子體蝕刻器處原地執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中Cl2氣體與HBr氣體的比是大約1∶大約0.5至大約3。
5.如權(quán)利要求2的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝在以下條件下執(zhí)行以大約10mTorr到大約100mTorr的壓力，連同大約400W到大約1,500W的高的頂部部分功率及大約0W到大約5W的低的底部部分功率。
6.如權(quán)利要求2的方法，其中所述預定凹陷深度范圍從大約500到大約2,000。
7.如權(quán)利要求2的方法，其中在所述各向同性蝕刻工藝期間，在所述凹陷結(jié)構(gòu)的形成期間所產(chǎn)生的聚合物在所述凹陷結(jié)構(gòu)的底部部分比在所述凹陷結(jié)構(gòu)的頂部部分去除得更快，使得底部部分的CD增大。
8.如權(quán)利要求2的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝使用CF4/O2/He/Ar的混合氣體以每秒大約10的蝕刻速率而執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求2的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝去除在所述凹陷結(jié)構(gòu)側(cè)壁上所產(chǎn)生的硅殘余。
10.如權(quán)利要求2的方法，在所述凹陷結(jié)構(gòu)形成之后，進一步包括執(zhí)行各向同性化學干蝕刻工藝以去除所述凹陷結(jié)構(gòu)被損壞的表面層并使所述凹陷結(jié)構(gòu)的頂和底邊變圓。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中所述各向同性化學干蝕刻工藝使用微波等離子體和感應耦合等離子體之一以下游模式而執(zhí)行。
12.如權(quán)利要求10的方法，其中所述各向同性化學干蝕刻工藝具有小于每分鐘大約150的蝕刻速率并且使用從由CF4/O2、NF3/O2/He及其組合所組成的組中所選擇的混合氣體。
13.如權(quán)利要求10的方法，其中在所述各向同性化學干蝕刻工藝之后，頂邊通過保形氧化工藝變圓。
14.如權(quán)利要求1的方法，其中在蝕刻所述有源區(qū)之前，進一步包括在所述基片的所述有源區(qū)上形成屏蔽氧化物層；在所述屏蔽氧化物層上執(zhí)行離子植入工藝；在所述屏蔽氧化物層上順序形成硬掩模層、底部防反射涂層和光刻膠圖案；使用所述光刻膠圖案作為蝕刻阻擋來圖案化所述底部防反射涂層和所述硬掩模層；去除所述光刻膠圖案和所述底部防反射涂層；以及使用所述已圖案化的硬掩模層作為蝕刻阻擋來蝕刻所述屏蔽氧化物層。
15.如權(quán)利要求1的方法，在蝕刻所述有源區(qū)之后，進一步包括執(zhí)行離子植入工藝。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中所述底部防反射涂層首先圖案化，并且然后所述硬掩模層圖案化。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中圖案化所述底部防反射涂層通過使用CF4/CHF3/O2/SF6/NF3的混合氣體來執(zhí)行。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中通過以大約80度到大約90度的角來執(zhí)行垂直蝕刻而圖案化所述硬掩模層。
19.如權(quán)利要求14的方法，其中所述硬掩模層以小于所述凹陷深度的厚度而圖案化，使得所述硬掩模層在所述凹陷結(jié)構(gòu)形成之后被去除。
20.如權(quán)利要求14的方法，其中所述屏蔽氧化物層以范圍從大約50到大約200的厚度而保留，并且所述有源區(qū)的蝕刻深度范圍從大約50到大約200。
21.如權(quán)利要求14的方法，其中所述硬掩模層包括從由多晶硅、氮化物和氧氮化硅組成的組中所選擇的材料。
22.如權(quán)利要求14的方法，其中所述底部防反射涂層包括基于有機的材料。
23.如權(quán)利要求14的方法，其中所述屏蔽氧化物層的蝕刻使用從由CF4、CHF3及其組合所組成的組中所選擇的氣體。
全文摘要
提供了一種用于制造半導體裝置晶體管的方法。該方法包括在包括底部結(jié)構(gòu)的基片上形成裝置隔離層，從而限定有源區(qū)；蝕刻有源區(qū)至預定深度以形成多個凹陷結(jié)構(gòu)，所述凹陷結(jié)構(gòu)的每個具有平的底部部分，所述底部部分具有比頂部部分的大的臨界尺度(CD)；并且在凹陷結(jié)構(gòu)上順序形成柵氧化物層和金屬層；并且圖案化柵氧化物層和金屬層以形成多個柵結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/336GK1855428SQ20051013516
公開日2006年11月1日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者金明玉, 鄭臺愚, 李圣權(quán), 張世億 申請人:海力士半導體有限公司