專利名稱：具有掩埋位線的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，具體地涉及具有掩埋位線的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了降低存儲(chǔ)器件的尺寸，正在開發(fā)4F2(其中，F(xiàn)表示最小特征尺寸)的三維(3D) 單元。3D單元的例子包括垂直單元。垂直單元包括柱狀有源區(qū)；對用于隔離有源區(qū)的溝槽的一部分進(jìn)行填充的掩埋位線；和形成在有源區(qū)的側(cè)壁上的垂直柵。圖1是說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的垂直單元的截面圖。參見圖1，在襯底11之上形成多個(gè)有源區(qū)12。每個(gè)有源區(qū)12具有多個(gè)側(cè)壁，并且每個(gè)側(cè)壁具有垂直輪廓。將相鄰的有源區(qū)12隔離開的溝槽13的內(nèi)部被部分地填充有掩埋位線14。此外，結(jié)15形成在每個(gè)有源區(qū)12上。結(jié)15與掩埋位線14相接觸。絕緣層16提供結(jié)15與掩埋位線14之間的接觸部分，并且絕緣層16覆蓋每個(gè)有源區(qū)12和每個(gè)硬掩模層17的表面。結(jié)15形成在有源區(qū)12的任何一個(gè)側(cè)壁的一部分上，以形成與結(jié)15穩(wěn)定接觸的金屬掩埋位線14。此外，由于掩埋位線14具有填充溝槽13的下部的形狀，因此結(jié)15的高度應(yīng)當(dāng)位于有源區(qū)12的側(cè)壁的下部中。然而，難以沿著各個(gè)有源區(qū)12的任何一個(gè)側(cè)壁將結(jié)15 —致地形成在一定的高度處。為了這樣做，需要大量的掩模工藝和其它制造工藝。尤其地，隨著半導(dǎo)體器件的尺寸的減小，每個(gè)有源區(qū)12中的結(jié)15可能經(jīng)常會(huì)對不準(zhǔn)。此外，因?yàn)橐貜?fù)地進(jìn)行諸如剝離 (stripping)、沉積和刻蝕這些有難度的工藝，因此，考慮到吞吐量，試圖在各個(gè)有源區(qū)12 中將結(jié)15對準(zhǔn)是不利的。另外，由于有源區(qū)12被形成為具有預(yù)定的高度并且它們之間的空間狹窄，因此更加難以在有源區(qū)12的一個(gè)側(cè)壁的一部分上形成結(jié)15。形成結(jié)15可能需要傾斜離子注入工藝。為了執(zhí)行傾斜離子注入工藝，將具有有源區(qū)12和溝槽13的襯底11關(guān)于這種離子注入工藝以某個(gè)角度放置。由于有源區(qū)12之間的空間狹窄，在傾斜離子注入工藝期間可能發(fā)生遮蔽效應(yīng)。由于遮蔽效應(yīng)，離子可能沒有被注入到目標(biāo)位置，并且結(jié)15的深度可能不一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種可以實(shí)現(xiàn)掩埋位線與結(jié)之間的穩(wěn)定接觸的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種可以具有在一致的高度處與掩埋位線相接觸的結(jié)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括有源區(qū)，所述有源區(qū)具有側(cè)壁， 所述側(cè)壁包括側(cè)壁臺階；結(jié)，所述結(jié)形成在側(cè)壁臺階的表面之下；和掩埋位線，所述掩埋位線被配置為與結(jié)相接觸。相鄰的有源區(qū)可以由溝槽隔離開，并且掩埋位線可以填充溝槽的一部分。有源區(qū)可以由第一溝槽和第二溝槽而被隔離，并且第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁和第二溝槽的一個(gè)側(cè)壁可以對準(zhǔn)為具有垂直輪廓，第一溝槽的另一個(gè)側(cè)壁和第二溝槽的另一個(gè)側(cè)壁可以提供側(cè)壁臺階。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟通過刻蝕襯底來形成溝槽，所述溝槽在一個(gè)側(cè)壁上具有側(cè)壁臺階；在所述側(cè)壁臺階的表面之下形成結(jié)；和形成掩埋位線，所述掩埋位線與結(jié)相接觸。通過離子注入工藝來執(zhí)行形成結(jié)的步驟。形成溝槽的步驟可以包括通過對襯底進(jìn)行第一次溝槽刻蝕工藝來形成第一溝槽；和通過第二次溝槽刻蝕工藝將所述襯底刻蝕得比所述第一溝槽深來形成第二溝槽，所述第二溝槽在與第一溝槽相連接的部分提供側(cè)壁臺階。第一次溝槽刻蝕工藝和第二次溝槽刻蝕工藝可以是各向異性刻蝕工藝?？梢酝ㄟ^使襯底傾斜來執(zhí)行第二次溝槽刻蝕工藝。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟通過刻蝕襯底形成第一溝槽；形成犧牲層，所述犧牲層使第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁暴露并使第一溝槽的底部的一部分暴露；通過刻蝕第一溝槽的底部的暴露部分來形成第二溝槽，所述第二溝槽提供側(cè)壁臺階；在側(cè)壁臺階的表面之下形成結(jié)；和形成掩埋位線，所述掩埋位線與結(jié)相接觸。


圖1是說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的垂直單元的截面圖。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3A到3J是說明制造圖2的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5A到5N是說明制造圖4的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以用不同的方式來實(shí)施而不應(yīng)當(dāng)被理解為限于本文所描述的實(shí)施例。確切地說，提供這些實(shí)施例以使得本說明書對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，是清楚且完整的，且充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在本說明書中，在本發(fā)明的各幅附圖和各個(gè)實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。附圖并非按比例繪制，在一些實(shí)例中，為了清楚說明實(shí)施例的特征，已經(jīng)放大了比例。當(dāng)提及第一層在第二層“上”或者在襯底“上”時(shí)，不僅涉及第一層直接形成在第二層上或襯底上的情形，也涉及在第一層與第二層之間或者在第一層與襯底之間存在第三層的情形。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。參見圖2，形成溝槽105，以將襯底21B上的相鄰的多個(gè)有源區(qū)110隔離開。溝槽 105具有雙重結(jié)構(gòu)，所述雙重結(jié)構(gòu)包括在深度方向上延伸的第一溝槽M和第二溝槽26。每個(gè)有源區(qū)110具有多個(gè)側(cè)壁，并且所述多個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁具有側(cè)壁臺階106。從溝槽 105來看，溝槽105的任何一個(gè)側(cè)壁具有側(cè)壁臺階106。結(jié)27形成在側(cè)壁臺階106的表面， 掩埋位線108被形成為與結(jié)27相接觸。結(jié)27可以包括被注入了雜質(zhì)離子的源或者漏。掩埋位線108對有源區(qū)110之間的溝槽105的一部分進(jìn)行填充。掩埋位線108包括第一導(dǎo)電層四和第二導(dǎo)電層30。掩埋位線108填充溝槽105的一部分，以使掩埋位線108覆蓋側(cè)壁臺階106的邊緣。第一導(dǎo)電層四可以包括多晶硅層，第二導(dǎo)電層30可以包括金屬層。另外，可以在溝槽105內(nèi)部形成封阻層28A和^B，以覆蓋有源區(qū)110的側(cè)壁而暴露結(jié)27的一部分。此外，襯墊層圖案22A和硬掩模圖案23可以層疊在有源區(qū)110之上。圖3A到3J是說明制造圖2的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。參見圖3A，在襯底21之上形成襯墊層22。襯底21可以是硅襯底。襯墊層22包括從氧化物層、氮化物層和多晶硅層中選擇的至少一種材料。例如，襯墊層22可以是通過層疊氧化物層和氮化物層或者層疊氧化物層和多晶硅層而形成的雙層。在襯墊層22上形成硬掩模圖案23。通過在襯墊層22之上形成硬掩模層并且使用溝槽掩模(未示出)作為刻蝕阻擋層對硬掩模層進(jìn)行刻蝕，來形成硬掩模圖案23。硬掩模圖案23具有足夠的厚度以在后續(xù)的兩個(gè)溝槽刻蝕工藝中用作刻蝕阻擋層。此外，硬掩模圖案23具有足夠的耐刻蝕性和刻蝕選擇性，以用于在后續(xù)的傾斜刻蝕工藝期間獲得垂直輪廓。這里，傾斜刻蝕指的是第二次溝槽刻蝕工藝(secondary trench etch process)，第二次溝槽刻蝕工藝是后續(xù)的兩個(gè)溝槽刻蝕工藝中的第二個(gè)。硬掩模圖案23可以包括氧化物層或者氮化物層。參見圖:3B，利用硬掩模圖案23作為刻蝕阻擋層來進(jìn)行第一次溝槽刻蝕工藝 (primary trench etch process) 101。例如，使用硬掩模圖案23作為刻蝕阻擋層來對襯墊層22進(jìn)行刻蝕，然后通過將襯底21刻蝕到一定深度來形成第一溝槽24。第一溝槽M可以是線型的溝槽。即，第一溝槽M可以具有沿著與圖3B所示的截面垂直的方向延伸的線狀。第一次溝槽刻蝕工藝101可以是能夠沿直線進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕。因此，第一次溝槽刻蝕工藝101可以產(chǎn)生具有垂直側(cè)壁的溝槽。當(dāng)襯底21是硅襯底時(shí)，各向異性刻蝕可以包括只使用氯氣(Cl2)或者只使用溴化氫氣(HBr)或者使用二者的混合氣體而執(zhí)行的等離子體干法刻蝕工藝。第一溝槽M被形成為具有一定的第一深度。例如，第一深度可以是最終的溝槽 105的深度的大約一半。最終的溝槽105的剩余的深度由隨后要形成的第二溝槽沈確定。 第一溝槽M的側(cè)壁具有垂直輪廓。如圖:3B所示，第一溝槽M具有第一側(cè)壁Si、第二側(cè)壁 S2和底表面Bi。第一側(cè)壁Sl和第二側(cè)壁S2具有垂直輪廓。在形成第一溝槽M之后，以附圖標(biāo)記‘21A’表示襯底，以附圖標(biāo)記‘22A’表示襯墊層。在形成第一溝槽M之后，硬掩模圖案23具有剩余的足夠厚度，以使硬掩模圖案23在第一次溝槽刻蝕工藝之后要執(zhí)行的第二次溝槽刻蝕工藝期間用作刻蝕阻擋層。參見圖3C，形成間隔件25，以覆蓋第一溝槽M的第一側(cè)壁Sl和第二側(cè)壁S2而暴露第一溝槽M的底表面Bl。通過在襯底21A之上沉積薄絕緣層并進(jìn)行回蝕工藝，來形成間隔件25。間隔件25包括氧化物層或氮化物層。例如，間隔件25可以包括氧化硅(SiO2) 或者氮化硅(Si3N4)15間隔件25的厚度決定隨后形成的側(cè)壁臺階的寬度。間隔件25還可以形成在襯墊層圖案22k的側(cè)壁和硬掩模圖案23的側(cè)壁上。參見圖3D，襯底21A被傾斜一定的角度?？涛g設(shè)備的載臺103可以用來使襯底21A 傾斜。換言之，通過使支撐襯底21A的載臺103傾斜一定的角度來調(diào)整傾斜角度α。相對于水平面102，傾斜角度α處在約4度至約10度的范圍。參見3Ε，對傾斜的襯底21Α執(zhí)行第二次溝槽刻蝕工藝104。第二次溝槽刻蝕工藝 104可以是與第一次溝槽刻蝕工藝101相同的、能夠沿直線進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕工藝。 另外，如圖3Ε所示，第二次溝槽刻蝕工藝104沿著與第一次溝槽刻蝕工藝101相同的方向進(jìn)行刻蝕，然而，在執(zhí)行第二溝槽工藝104時(shí)，襯底21Α被傾斜一定的角度。由于襯底21Α 傾斜，故發(fā)生遮蔽效應(yīng)104Α，使得某些區(qū)域沒有被刻蝕。S卩，由于傾斜，第二次溝槽刻蝕工藝 104不會(huì)對某些區(qū)域進(jìn)行刻蝕，從而產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)104Α。當(dāng)襯底21Α是硅襯底時(shí)，各向異性刻蝕工藝包括只使用氯氣(Cl2)或者只使用溴化氫氣(HBr)或者使用二者的混合氣體而執(zhí)行的等離子體干法刻蝕工藝。通過第二次溝槽刻蝕工藝104，形成包括第一側(cè)壁Sl 1、第二側(cè)壁S12和底表面Β2 的第二溝槽26。以附圖標(biāo)記‘21Β’表示具有第二溝槽沈的襯底。在形成第二溝槽沈期間，在不發(fā)生遮蔽效應(yīng)104Α的區(qū)域中，間隔件25可以被刻蝕。因此，如圖3Ε所示，第二溝槽 26的第一側(cè)壁Sll被刻蝕，使得第二溝槽沈的第一側(cè)壁Sll具有與第一溝槽M的第一側(cè)壁Sl (見圖3Β)對準(zhǔn)的垂直輪廓。然而，第二溝槽沈的第二側(cè)壁S12不與第一溝槽M的第二側(cè)壁S2(見圖3Β)對準(zhǔn)，并且間隔件25保留在第一溝槽M的第二側(cè)壁S2上。此外， 由于遮蔽效應(yīng)104A，在第一溝槽M的第二側(cè)壁S2與第二溝槽沈的第二側(cè)壁S12之間形成肩部^A。另外，第二溝槽沈的第二側(cè)壁S12可以具有斜坡輪廓。用于形成第二溝槽沈的第二次溝槽刻蝕工藝104可以是非對稱的刻蝕工藝。因此，第二溝槽26的第一側(cè)壁Sll可以具有垂直輪廓，而第二溝槽沈的第二側(cè)壁S12具有斜坡輪廓。第二溝槽26的第二側(cè)壁S12的角度可以與襯底21B的傾斜角度相同。第二溝槽 26的底表面B2也可以被傾斜為某個(gè)角度。例如，第二溝槽沈的底表面B2的角度可以與襯底2IB的傾斜角度相同。參見圖3F，襯底21B被傾斜回到水平狀態(tài)。這可以通過使用載臺103(圖3F中未示出)來做到。圖3F示出襯底21B，所述襯底21B具有包括第一溝槽M和第二溝槽沈的雙重結(jié)構(gòu)溝槽105。其中，襯底21B處于水平狀態(tài)，如圖3F所示，第一溝槽M的第一側(cè)壁Sl和第二側(cè)壁S2具有垂直輪廓。另外，第二溝槽沈的第一側(cè)壁Sll具有垂直輪廓，而第二側(cè)壁S12 具有斜坡輪廓。再者，第一溝槽M的第一側(cè)壁Sl與第二溝槽沈的第一側(cè)壁Sll對準(zhǔn)。第二溝槽沈的肩部26A被暴露，并且由于肩部2隊(duì)的緣故，在第一溝槽M與第二溝槽沈之間形成側(cè)壁臺階106。側(cè)壁臺階106位于在隨后的離子注入工藝中要形成結(jié)的區(qū)域中。間隔件25A保留在側(cè)壁臺階106上方的第一溝槽M的第二側(cè)壁S2上。如上所述，雙重結(jié)構(gòu)溝槽105包括在任何一個(gè)側(cè)壁上形成的側(cè)壁臺階106。雙重結(jié)構(gòu)溝槽105是要用位線填充的區(qū)域。具體地，雙重結(jié)構(gòu)溝槽105中的第二溝槽沈被位線填充。雙重結(jié)構(gòu)溝槽105限定出多個(gè)有源區(qū)110。換言之，相鄰的有源區(qū)110由雙重結(jié)構(gòu)溝槽105彼此隔離開。有源區(qū)110具有柱狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)有源區(qū)110包括多個(gè)側(cè)壁，并且所述多個(gè)側(cè)壁中的任何一個(gè)具有側(cè)壁臺階106。參見圖3G，對襯底2IB執(zhí)行離子注入工藝107。結(jié)果，離子被注入到側(cè)壁臺階106 處的襯底21B中。使用N型雜質(zhì)或者P型雜質(zhì)來進(jìn)行離子注入工藝107。N型雜質(zhì)可包括磷(P)或砷(As)，而P型雜質(zhì)可以包括硼(B)。通過離子注入工藝107，在側(cè)壁臺階106的表面之下形成結(jié)27。由于側(cè)壁臺階106被暴露，因此不需要傾斜離子注入工藝。因此，通過沿垂直方向注入離子的離子注入工藝107，可以更加容易地形成結(jié)27。同時(shí)，也會(huì)對雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的底部執(zhí)行離子注入工藝107。然而，由于離子注入工藝107是使用與結(jié)27在雙重結(jié)構(gòu)溝槽105內(nèi)部的深度相對應(yīng)的離子注入能量而執(zhí)行的，因此只有非常少的離子被注入到雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的底部。此外，即使離子被注入到雙結(jié)構(gòu)溝槽105的底部，它們也不與結(jié)27電連接。由于注入到雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的底部的離子數(shù)量很少，因此可以通過隨后的清洗工藝去除所注入的離子。接下來，執(zhí)行退火以激活雜質(zhì)。結(jié)果，結(jié)27可以擴(kuò)展到第一溝槽M的第二側(cè)壁S2 的下部。參見圖3H，去除保留的間隔件25A。接下來，在包括雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的所得襯底結(jié)構(gòu)21B上形成封阻層觀。封阻層觀包括絕緣層，例如氧化物層或氮化物層。在封阻層觀上沉積第一導(dǎo)電層四，然后執(zhí)行回蝕工藝。這里，控制回蝕工藝的刻蝕目標(biāo)和刻蝕時(shí)間，以使側(cè)壁臺階106上方的封阻層觀暴露。由于執(zhí)行回蝕工藝為的是使側(cè)壁臺階106上方的封阻層觀暴露，因此可以保留第一導(dǎo)電層四的足以將第二溝槽沈間隙填充(gap-fill)的一部分。參見圖31，刻蝕封阻層28，以使側(cè)壁臺階106的一部分暴露。為了使側(cè)壁臺階106 的一部分暴露，可以使用干法刻蝕工藝。這里，可以執(zhí)行已知的回蝕工藝。由于回蝕工藝的特性，封阻層觀的一部分可以以間隔件的形式保留。這里，以附圖標(biāo)記^A表示形成間隔件的封阻層的部分。以間隔件形式保留的封阻層28A形成在第一溝槽M的第二側(cè)壁S2上。 封阻層的其余的保留部分28B形成在第一溝槽24的第一側(cè)壁Sl上、第二溝槽沈的第一側(cè)壁Sll和第二側(cè)壁S12上、以及雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的底表面上。由于側(cè)壁臺階106的一部分被暴露，因此結(jié)27的一部分被暴露。結(jié)27可以具有被暴露出的兩個(gè)平坦表面。具體地， 結(jié)27可以具有頂表面和側(cè)表面，所述頂表面與第二側(cè)壁S2垂直，所述側(cè)表面構(gòu)成第二溝槽 26的第二側(cè)壁S12的一部分。參見圖3J，形成與結(jié)27接觸的第二導(dǎo)電層30。第二導(dǎo)電層30包括金屬層。通過在襯底結(jié)構(gòu)上沉積一層然后進(jìn)行回蝕工藝以填充雙重結(jié)構(gòu)溝槽105的一部分，來形成第二導(dǎo)電層30。當(dāng)如上所述形成第二導(dǎo)電層30時(shí)，形成包括第一導(dǎo)電層四和第二導(dǎo)電層30的掩埋位線108。掩埋位線108通過第二導(dǎo)電層30與結(jié)27接觸。掩埋位線108的除與結(jié)27接觸的部分之外的其它部分由封阻層28A和28B而與襯底21B和有源區(qū)110絕緣。作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)修改例子，可以在形成第二導(dǎo)電層30之前執(zhí)行用于形成結(jié)27的離子注入工藝107。換言之，工藝可以一直進(jìn)行到圖31所示的工藝，以使側(cè)壁臺階106的一部分暴露，并且可以通過進(jìn)行離子注入工藝來形成結(jié)27。然后，第二導(dǎo)電層30被形成為與結(jié)27接觸。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。參見圖4，形成溝槽204，以隔離襯底41B之上的相鄰的多個(gè)有源區(qū)210。溝槽204 具有雙重結(jié)構(gòu)，包括在深度方向上延伸的第一溝槽44和第二溝槽51。每個(gè)有源區(qū)210具有多個(gè)側(cè)壁，并且所述多個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁具有側(cè)壁臺階205。從溝槽204來看，溝槽204 的任何一個(gè)側(cè)壁具有側(cè)壁臺階205。在側(cè)壁臺階205的表面形成結(jié)52，并且掩埋位線207被形成為與結(jié)52接觸。結(jié)52可以包括被注入了雜質(zhì)離子的源或漏。掩埋位線207填充有源區(qū)210之間的溝槽204的一部分。掩埋位線207包括第一導(dǎo)電層M和第二導(dǎo)電層55。第一導(dǎo)電層M可以包括多晶硅層，第二導(dǎo)電層陽可以包括金屬層。第二導(dǎo)電層55覆蓋側(cè)壁臺階205的表面。溝槽204還包括封阻層53，所述封阻層53覆蓋有源區(qū)210的側(cè)壁而暴露結(jié)52的一部分。圖5A至5N是說明制造圖4的半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。參見圖5A，在襯底41上形成襯墊層42。襯底41可以是硅襯底。襯墊層42包括從氧化物層、氮化物層和多晶硅層組成中選澤的至少一種材料。例如，襯墊層42可以是通過層疊氧化物層和氮化物層或者層疊氧化物層和多晶硅層來形成的雙層。在襯墊層42上形成硬掩模圖案43。通過在襯墊層42上形成硬掩模層并且使用溝槽掩模(未示出)作為刻蝕阻擋層來對硬掩模層進(jìn)行刻蝕，形成硬掩模圖案43。硬掩模圖案43可以包括氧化物層或氮化物層。參見圖5B，利用硬掩模圖案43作為刻蝕阻擋層來進(jìn)行第一次溝槽刻蝕工藝201。 例如，使用硬掩模圖案43作為刻蝕阻擋層來對襯墊層42進(jìn)行刻蝕，然后通過將襯底41刻蝕到一定深度來形成第一溝槽44。第一溝槽44可以是線型溝槽。即，第一溝槽44可以具有沿著與圖5B所示的截面垂直的方向延伸的線狀。第一次溝槽刻蝕工藝201可以是能夠沿直線進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕。因此，第一次溝槽刻蝕工藝201可以產(chǎn)生具有垂直側(cè)壁的溝槽。當(dāng)襯底41是硅襯底時(shí)，各向異性刻蝕可以包括只使用氯氣(Cl2)或只使用溴化氫氣(HBr)或者使用二者的混合氣體來執(zhí)行的等離子體干法刻蝕工藝。第一溝槽44被形成為具有一定的第一深度。例如，第一深度可以是最終的溝槽 204的深度的大約一半。最終的溝槽204的剩余的深度由隨后要形成的第二溝槽51確定。 第一溝槽44的側(cè)壁具有垂直輪廓。如圖5B所示，第一溝槽44具有第一側(cè)壁Si、第二側(cè)壁 S2和底表面Bi。第一側(cè)壁Sl和第二側(cè)壁S2具有垂直輪廓。在形成第一溝槽44之后，以附圖標(biāo)記‘41A’表示襯底，以附圖標(biāo)記‘42A’表示襯墊層。在形成第一溝槽44之后，可以去除硬掩模圖案43。參見圖5C，在包括第一溝槽44的襯底結(jié)構(gòu)上順序地形成緩沖層45和間隔件層46。緩沖層45可以包括氧化物層。間隔件層46可以包括諸如氮化鈦層的金屬性層 (metallic layer)。緩沖層45有利于在隨后的第二次溝槽刻蝕工藝期間獲得均勻的刻蝕， 同時(shí)保護(hù)溝槽的側(cè)壁。參見圖5D，進(jìn)行間隔件刻蝕。結(jié)果，在第一溝槽44的兩個(gè)側(cè)壁上形成緩沖層圖案 45A和間隔件46A。通過執(zhí)行各向異性刻蝕來對間隔件46A進(jìn)行刻蝕。各向異性刻蝕可以是回蝕工藝。參見圖5E，形成對第一溝槽44的內(nèi)部進(jìn)行間隙填充的填充層47。填充層47可以是氧化物層。在形成填充層47之后，執(zhí)行諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的平坦化工藝。這里，可以以使填充層47的表面低于襯墊層圖案42A的方式執(zhí)行CMP工藝。通過在最初沉積襯墊層42時(shí)形成較厚的襯墊層42，可以增加填充層47與襯墊層圖案42A之間的臺階高度。當(dāng)如上所述形成填充層47時(shí)，可以形成包括凸出和凹坑的不均勻的形態(tài)。在CMP工藝期間， 緩沖層圖案45A和間隔件46A的上部被部分地去除。緩沖層圖案45A和間隔件46A的高度經(jīng)CMP工藝被降低了的剩余部分分別被稱為平坦化緩沖層圖案45B和平坦化間隔件46B。參見圖5F，沿著上述不均勻的形態(tài)沉積多晶硅層，形成薄多晶硅層48。接著，以約 20度至40度的傾斜角執(zhí)行傾斜離子注入工藝202。結(jié)果，形成非離子注入?yún)^(qū)48A。離子注入?yún)^(qū)和非離子注入?yún)^(qū)在隨后的濕法刻蝕工藝期間發(fā)生不同的刻蝕速率。具體地，非離子注入?yún)^(qū)更容易地被刻蝕掉。參見圖5G，執(zhí)行濕法刻蝕，去除非離子注入?yún)^(qū)48A。因此，平坦化緩沖層圖案45B 和平坦化間隔件46B的上部被暴露出來。參見圖5H，選擇性地去除暴露出的平坦化間隔件46B。為了去除平坦化間隔件 46B，執(zhí)行濕法刻蝕工藝。當(dāng)平坦化間隔件46B是氮化鈦時(shí)，使用基于過氧化氫(H2O2)的化學(xué)藥品執(zhí)行濕法刻蝕工藝。當(dāng)去除了平坦化間隔件46B時(shí)，形成第一凹陷49。通過在最初沉積間隔件46B時(shí)調(diào)整平坦化間隔件46B的厚度，可以將第一凹陷49的寬度控制得窄或?qū)挕?保留的間隔件被稱為間隔件圖案46C。在去除平坦化間隔件46B時(shí)，多晶硅層48作為阻擋層。參見圖51，選擇性地去除暴露出的平坦化緩沖層圖案45B。為了去除平坦化緩沖層圖案45B，執(zhí)行濕法刻蝕工藝。當(dāng)平坦化緩沖層圖案45B是氧化物層時(shí)，使用基于氟化氫 (HF)的化學(xué)藥品來執(zhí)行濕法刻蝕工藝。當(dāng)平坦化緩沖層圖案45B被去除時(shí)，形成第二凹陷 50。被多晶硅層48覆蓋的緩沖層圖案45C在濕法刻蝕工藝之后依然均勻。當(dāng)去除平坦化的緩沖層圖案45B的一部分時(shí)，也會(huì)去除填充層47的一部分。保留的填充層被稱為填充層圖案47A。參見圖5J，去除多晶硅層48。為此目的，執(zhí)行濕法刻蝕工藝。當(dāng)多晶硅層48被去除時(shí)，第二凹陷50的上部開放。第二凹陷50使第一溝槽44的一部分暴露。例如，第二凹陷50使第一溝槽44的底表面Bl的一部分暴露并使第一溝槽44的任何一個(gè)側(cè)壁——如第一溝槽44的第二側(cè)壁S2——暴露。如上所述，當(dāng)順序地執(zhí)行多晶硅層48的沉積、傾斜離子注入202、平坦化間隔件 46B的去除、和平坦化緩沖層圖案45B的去除時(shí)，不需要掩模工藝。參見圖5K，執(zhí)行第二次溝槽刻蝕工藝203。使用襯墊層圖案42A、填充層圖案47A、 緩沖層圖案45C和間隔件圖案46C作為刻蝕阻擋層來進(jìn)行第二次溝槽刻蝕工藝203。進(jìn)行第二次溝槽刻蝕工藝203的結(jié)果是形成具有一定深度的第二溝槽51。第二次溝槽刻蝕工藝203可以是與第一次溝槽刻蝕工藝201相同的、能夠沿直線進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕工藝。因此，第二次溝槽刻蝕工藝203是垂直刻蝕工藝。當(dāng)襯底 41A是硅襯底時(shí)，各向異性刻蝕工藝包括只使用氯氣(Cl2)或只使用溴化氫氣(HBr)或者使用二者的混合氣體來執(zhí)行的等離子體干法刻蝕工藝。通過第二次溝槽刻蝕工藝203，形成包括第一側(cè)壁Sl 1、第二側(cè)壁S12和底表面B2 的第二溝槽51。以附圖標(biāo)記‘41B’表示具有第二溝槽51的襯底。第二溝槽51的第二側(cè)壁S12具有與第一溝槽44的第二側(cè)壁S2對準(zhǔn)的垂直輪廓。第二溝槽51的第一側(cè)壁Sll與襯墊層圖案42A、填充層圖案47A、緩沖層圖案45C和間隔件圖案46C自對準(zhǔn)，因此，第一側(cè)壁 Sll不與第一溝槽44的第一側(cè)壁Sl對準(zhǔn)。第二溝槽51的第一側(cè)壁Sll具有垂直輪廓。參見圖5L，去除填充層圖案47A、緩沖層圖案45C和間隔件圖案46C。結(jié)果，形成包括第一溝槽44和第二溝槽51的雙重結(jié)構(gòu)溝槽204。因此，形成側(cè)壁臺階205。第一溝槽44 的第一側(cè)壁Sl和第二側(cè)壁S2具有垂直輪廓。而且，第二溝槽51的第一側(cè)壁Sll具有垂直輪廓，第二側(cè)壁S12具有垂直輪廓。第一溝槽44的第二側(cè)壁S2與第二溝槽51的第二側(cè)壁 S12對準(zhǔn)并且具有垂直輪廓。側(cè)壁臺階205形成在第一溝槽44與第二溝槽51之間。側(cè)壁臺階205是在隨后的離子注入工藝中要形成結(jié)的區(qū)域。通過具有側(cè)壁臺階205的雙重結(jié)構(gòu)溝槽204，形成多個(gè)有源區(qū)210。有源區(qū)210通過雙重結(jié)構(gòu)溝槽204彼此隔離開。每個(gè)有源區(qū)210包括多個(gè)側(cè)壁，并且所述多個(gè)側(cè)壁中的任何一個(gè)側(cè)壁包括側(cè)壁臺階205。接下來，與第一實(shí)施例中形成結(jié)和位線一樣，形成結(jié)和位線。參見圖5M，執(zhí)行離子注入工藝206以在側(cè)壁臺階205的表面之下形成結(jié)52。由于側(cè)壁臺階205被暴露，因此不需要傾斜離子注入工藝。因此，可通過沿垂直方向注入離子的離子注入工藝206(例如，全面的工藝(blanket process))來更加容易地形成結(jié)52。然后， 進(jìn)行退火工藝以激活雜質(zhì)。使用N型雜質(zhì)或者P型雜質(zhì)來進(jìn)行離子注入工藝206。N型雜質(zhì)可以包括磷(P)或砷(As)，而P型雜質(zhì)可以包括硼(B)。參見圖5N，在包括雙重結(jié)構(gòu)溝槽204的襯底結(jié)構(gòu)上形成封阻層53。封阻層53可以包括氧化物層或氮化物層。在封阻層53上沉積第一導(dǎo)電層M，并且進(jìn)行回蝕工藝。這里，在回蝕工藝期間，控制刻蝕目標(biāo)和刻蝕時(shí)間，以使在側(cè)壁臺階205上部的封阻層53暴露。由于進(jìn)行回蝕工藝為的是使在側(cè)壁臺階205上部的封阻層53暴露，因此第一導(dǎo)電層M將第二溝槽51間隙填充 (gap-fill)ο對封阻層53進(jìn)行刻蝕，以使側(cè)壁臺階205的一部分暴露。為了使側(cè)壁臺階205的一部分暴露，可以使用干法刻蝕工藝。由于側(cè)壁臺階205的一部分被暴露，因此結(jié)52的一部分被暴露。封阻層53的一部分保留在第一溝槽44的第一側(cè)壁Sl上，封阻層53的另一部分保留在第一溝槽44的第二側(cè)壁S2上、第二溝槽51的第一側(cè)壁Sll和第二側(cè)壁S12上、 以及第二溝槽51的底表面上。接下來，形成與結(jié)52接觸的第二導(dǎo)電層55。第二導(dǎo)電層55可以包括金屬層。通過在襯底結(jié)構(gòu)上淀積一層以填充雙重結(jié)構(gòu)溝槽204的至少一部分，來形成第二導(dǎo)電層55。 然后，可以進(jìn)行回蝕工藝。當(dāng)如上所述形成第二導(dǎo)電層55時(shí)，形成包括第一導(dǎo)電層M和第二導(dǎo)電層55的掩埋位線207。掩埋位線207通過第二導(dǎo)電層55與結(jié)52接觸。掩埋位線207的除了與結(jié)52 接觸的部分之外的其它部分由封阻層53與襯底41B絕緣。當(dāng)如上所述形成第二導(dǎo)電層55時(shí)，形成包括第一導(dǎo)電層M和第二導(dǎo)電層55的掩埋位線207。掩埋位線207通過第二導(dǎo)電層55與結(jié)52接觸。掩埋位線207的除了與結(jié)52 接觸的部分之外的其它部分由封阻層53與襯底41B絕緣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的技術(shù)可以顯著地減少用于在垂直單元中形成掩埋位線的掩模數(shù)量，并且可以顯著地減少過程步驟的數(shù)量。因此，在簡化工藝、降低工藝難度和降低生產(chǎn)成本方面，本發(fā)明是有利的。由于簡化了掩模工藝，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以被更高度地集成。例如，可獲得40nm 級的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。通過調(diào)整晶片的傾斜角、封阻層的厚度以及間隔件刻蝕的刻蝕目標(biāo)，可以對在形成有掩埋位線的區(qū)域中暴露的臺階的尺寸進(jìn)行控制。由不同金屬形成的薄膜可以用于形成掩埋位線，并且在溝槽內(nèi)部的這些掩埋位線可以更容易地隔離開。雖然已經(jīng)參考具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言清楚的是，在不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)，所述有源區(qū)具有側(cè)壁，所述側(cè)壁具有側(cè)壁臺階； 結(jié)，所述結(jié)形成在所述側(cè)壁臺階的表面之下；和掩埋位線，所述掩埋位線被配置為與所述結(jié)相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，相鄰的有源區(qū)由溝槽隔離開，并且所述掩埋位線填充所述溝槽的一部分。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有源區(qū)由第一溝槽和第二溝槽隔離開， 所述第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁和所述第二溝槽的一個(gè)側(cè)壁被對準(zhǔn)為具有垂直輪廓，并且所述第一溝槽的另一個(gè)側(cè)壁和所述第二溝槽的另一個(gè)側(cè)壁提供所述側(cè)壁臺階。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述掩埋位線具有覆蓋所述側(cè)壁臺階的形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述結(jié)包括被注入了雜質(zhì)離子的源或漏。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述掩埋位線包括與所述結(jié)相接觸的金屬層。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟通過刻蝕襯底來形成溝槽，所述溝槽在一個(gè)側(cè)壁上具有側(cè)壁臺階； 在所述側(cè)壁臺階的表面之下形成結(jié)；和形成掩埋位線，所述掩埋位線與所述結(jié)相接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成結(jié)的步驟是通過離子注入工藝來執(zhí)行的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成溝槽的步驟包括以下步驟 通過對所述襯底執(zhí)行第一次溝槽刻蝕工藝來形成第一溝槽；和通過第二次溝槽刻蝕工藝將所述襯底刻蝕得比所述第一溝槽深來形成第二溝槽，所述第二溝槽在與所述第一溝槽相連接的部分提供所述側(cè)壁臺階。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一次溝槽刻蝕工藝和所述第二次溝槽刻蝕工藝是各向異性刻蝕工藝。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二次溝槽刻蝕工藝是通過使所述襯底傾斜來執(zhí)行的。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁和所述第二溝槽的一個(gè)側(cè)壁被對準(zhǔn)為具有垂直輪廓，而所述第一溝槽的另一個(gè)側(cè)壁和所述第二溝槽的另一個(gè)側(cè)壁提供所述側(cè)壁臺階。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述形成第二溝槽的步驟包括以下步驟 形成覆蓋所述第一溝槽的兩個(gè)側(cè)壁的間隔件；使所述襯底傾斜；和對傾斜的所述襯底進(jìn)行刻蝕。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，使所述襯底傾斜的步驟是通過使刻蝕設(shè)備的放置所述襯底的載臺傾斜來執(zhí)行的。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，使所述襯底傾斜的步驟是以將所述間隔件中的一個(gè)間隔件遮蔽的傾斜角來執(zhí)行的。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述傾斜角為在從與所述第二次溝槽刻蝕工藝的刻蝕方向垂直的水平面起4度至10度的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述間隔件包括氧化物層或氮化物層。
18.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成掩埋位線的步驟包括以下步驟 在包括所述結(jié)的襯底結(jié)構(gòu)之上形成封阻層；形成第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層填充所述溝槽的一部分；通過刻蝕所述封阻層來使所述側(cè)壁臺階的一部分暴露；和形成第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層在暴露的側(cè)壁臺階處與所述結(jié)相接觸。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，使所述側(cè)壁臺階的一部分暴露的步驟包括對所述封阻層執(zhí)行干法刻蝕工藝。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，使所述側(cè)壁臺階的一部分暴露的步驟包括使所述側(cè)壁臺階的頂表面和側(cè)表面開放。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述形成第一導(dǎo)電層的步驟和所述形成第二導(dǎo)電層的步驟的每個(gè)均包括沉積工藝和接著所述沉積工藝的回蝕工藝。
22.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 通過刻蝕襯底來形成第一溝槽；形成犧牲層，所述犧牲層使所述第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁暴露并使所述第一溝槽的底部的一部分暴露；通過對所述第一溝槽的底部的暴露部分進(jìn)行刻蝕來形成第二溝槽，所述第二溝槽提供側(cè)壁臺階；在所述側(cè)壁臺階的表面之下形成結(jié)；和形成掩埋位線，所述掩埋位線與所述結(jié)相接觸。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述形成結(jié)的步驟是使用離子注入工藝來執(zhí)行的。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述形成犧牲層的步驟包括以下步驟形成緩沖層圖案和間隔件，所述緩沖層圖案和間隔件覆蓋所述第一溝槽的兩個(gè)側(cè)壁； 形成填充層，所述填充層對具有所述緩沖層圖案和所述間隔件的第一溝槽進(jìn)行間隙填充；和通過去除所述緩沖層圖案的一部分和所述間隔件的一部分來形成凹陷，所述凹陷使所述第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁暴露并使所述第一溝槽的底部的一部分暴露。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述形成緩沖層圖案和間隔件的步驟包括以下步驟沉積氧化物層和金屬性層；和對所述金屬性層和所述氧化物層執(zhí)行回蝕工藝。
26.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述緩沖層圖案包括氧化物層，所述間隔件包括氮化鈦層。
27.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述形成填充層的步驟包括以下步驟在襯底結(jié)構(gòu)之上形成氧化物層，直到將包括所述緩沖層圖案和所述間隔件的所述第一溝槽間隙填充為止；和將所述氧化物層平坦化，使得所述氧化物層的上表面低于所述緩沖層圖案的上表面。
28.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述形成凹陷的步驟包括以下步驟 在包括所述填充層的襯底結(jié)構(gòu)之上形成多晶硅層；對所述多晶硅層執(zhí)行傾斜離子注入； 去除所述多晶硅層中的非離子注入?yún)^(qū)域；和通過使用所述多晶硅層的剩余部分作為阻擋層，來去除所述間隔件的一部分和所述緩沖層圖案的一部分。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述形成第一溝槽的步驟和所述形成第二溝槽的步驟是使用各向異性刻蝕工藝來執(zhí)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)，所述有源區(qū)具有側(cè)壁，所述側(cè)壁包括側(cè)壁臺階；在所述側(cè)壁臺階的表面之下形成的結(jié)；和被配置為與所述結(jié)相接觸的掩埋位線。
文檔編號H01L27/105GK102254915SQ20101025505
公開日2011年11月23日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者董且德, 金奎顯 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司