專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下說(shuō)明涉及半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及用于制造具有垂直溝道 的高電壓半導(dǎo)體器件。更具體地說(shuō)，下面的說(shuō)明還涉及制造溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS) 晶體管的方法。
背景技術(shù)：
在主要用作高電壓半導(dǎo)體器件的諸如DM0S(雙擴(kuò)散M0S)的金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOS)晶體管中，一般按照與襯底表面平行的方向形成溝道。但是，近來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件的 設(shè)計(jì)規(guī)則的減少，在高集成度方面有優(yōu)勢(shì)的具有垂直溝道的高電壓MOS晶體管(即，“溝槽 M0S”晶體管)逐漸引起更多的關(guān)注。簡(jiǎn)要描述溝槽MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，在襯底的下表面上 布置漏極，在襯底的上表面上布置源極，并且在襯底的表面中限定的溝槽中布置柵極。電流 在襯底的向上和向下方向上沿溝槽的側(cè)壁流動(dòng)。當(dāng)設(shè)計(jì)具有上述結(jié)構(gòu)的溝槽MOS晶體管時(shí)，希望使電容組件最小化以增加開(kāi)關(guān)速 度。為此目的，本申請(qǐng)人已經(jīng)在2007年11月19日公開(kāi)了 “溝槽MOSFET及其制造方法”(參 見(jiàn)韓國(guó)專利公報(bào)No. 10-2009-0051642)。在該專利文獻(xiàn)中，為了使柵極與漏區(qū)或漂移區(qū)之間 的電容組件最小化而由此增加開(kāi)關(guān)速度，在溝槽下方形成了寬度比溝槽的寬度大的擴(kuò)散氧 化物層。下面，將參考圖1來(lái)描述本申請(qǐng)所公開(kāi)的溝槽MOS晶體管的制造方法。圖1是例示常規(guī)溝槽MOS晶體管的截面圖。參照?qǐng)D1來(lái)描述用于制造溝槽MOS晶體管的常規(guī)方法，通過(guò)選擇性地刻蝕包括作 為漏區(qū)(或漂移區(qū))的外延層Iio和本體層120的襯底100來(lái)限定溝槽131。當(dāng)在溝槽131 的側(cè)壁上形成間隔體(未示出)后，使用間隔體作為刻蝕阻障來(lái)刻蝕襯底100的位于溝槽 131下方的部分，由此限定了用于形成擴(kuò)散氧化物層的溝(未示出)。擴(kuò)散氧化物層135通 過(guò)執(zhí)行熱氧化工藝而形成，其寬度大于溝槽131的寬度。在去除了間隔體后，第一柵氧化物 層132形成。形成柵極130以填充溝槽131，并且形成源區(qū)140、接觸區(qū)150、第二柵氧化物 層160和上部金屬170。在常規(guī)技術(shù)中，盡管通過(guò)形成寬度比溝槽131的寬度大的擴(kuò)散氧化物層135可以 降低介于柵極130和用作漏區(qū)的外延層110之間的電容，但造成了由于柵極130和襯底 100(實(shí)際為漏極)之間的電容而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)速度降低的問(wèn)題。另外，因?yàn)椴贾迷跂艠O130和 襯底100之間的擴(kuò)散氧化物層135的寬度大于溝槽131的寬度，因而造成了柵極130和襯 底100之間的電容進(jìn)一步增大的問(wèn)題。而且，盡管在形成擴(kuò)散氧化物層135時(shí)使用熱氧化，但由于氧化物層從襯底100的 表面生長(zhǎng)這一熱氧化特性，可能在擴(kuò)散氧化物層135中產(chǎn)生孔隙(keyhole)(參見(jiàn)附圖標(biāo)記 “A”)，由此，很可能使半導(dǎo)體器件的特性劣化。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施方式可以旨在提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法可以提高溝槽MOS晶體管的開(kāi)關(guān)速度。另一個(gè)實(shí)施方式可以旨在提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法可以防止 溝槽MOS晶體管的特性由于孔隙的存在而劣化。在一個(gè)總的方面中，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步 驟形成外槽，該外槽包括第一溝槽和形成在所述第一溝槽下方的第二溝槽，所述第二溝槽 通過(guò)刻蝕襯底而形成；通過(guò)執(zhí)行熱氧化工藝而形成電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層填充所述第二 溝槽，使得所述第二溝槽的寬度小于所述第一溝槽的寬度；沿包括所述電介質(zhì)層的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)的表面形成柵電介質(zhì)層；以及在所述柵電介質(zhì)層上形成柵極，所述柵極填充所述外槽 的其余部分。在所述形成第一溝槽的步驟前，該方法還可以包括以下步驟在所述襯底的下表 面上形成第二導(dǎo)電類型的漏區(qū)。在該方法中，所述電介質(zhì)層可以包括氧化硅層。在該方法中，所述形成溝槽的步驟可以包括以下步驟在所述襯底上形成硬掩模 圖形；通過(guò)使用所述硬掩模圖形作為刻蝕阻障來(lái)刻蝕所述襯底以形成所述第一溝槽；在所 述第一溝槽的側(cè)壁上形成間隔體；以及通過(guò)利用所述硬掩模圖案和所述間隔體作為刻蝕阻 障來(lái)刻蝕所述襯底的位于所述第一溝槽下方的部分，從而形成所述第二溝槽。在所述形成間隔體的步驟前，該方法還可以包括以下步驟在所述第一溝槽的表 面上形成犧牲電介質(zhì)層；和部分刻蝕所述犧牲電介質(zhì)層以使其與所述硬掩模圖案的邊緣齊 平。在該方法中，所述形成間隔體的步驟可以包括以下步驟在所述犧牲電介質(zhì)層上 形成氮化物層；和通過(guò)針對(duì)所述氮化物層執(zhí)行全刻蝕(blanket etching)工藝來(lái)形成所述 間隔體。在該方法中，所述犧牲電介質(zhì)層可以通過(guò)熱氧化工藝形成。在該方法中，所述犧牲電介質(zhì)層可以包括氧化物層，并且所述間隔體可以包括氮 化物層。該方法還可以包括以下步驟在形成所述硬掩模圖案的同時(shí)，在所述襯底的所述 下表面上形成防止變形層。在該方法中，所述硬掩模圖案和所述防止變形層中的每一個(gè)都可以被形成為其中 順序地層疊了氧化物層、氮化物層和氧化物層的三層。在該方法中，在去除所述硬掩模圖形、所述間隔體和所述犧牲電介質(zhì)層后，通過(guò)執(zhí) 行熱氧化工藝，可以在所述襯底的全部露出表面上執(zhí)行所述形成柵電介質(zhì)層的步驟。在所述形成柵電介質(zhì)層前，該方法還可以包括以下步驟填充在所述電介質(zhì)層中 產(chǎn)生的孔隙。在該方法中，所述填充孔隙的步驟可以包括以下步驟沿結(jié)構(gòu)的表面淀積犧牲層 以填充在所述電介質(zhì)層中產(chǎn)生的所述孔隙；將所述犧牲層轉(zhuǎn)變?yōu)榕c所述電介質(zhì)層相同的 層；以及除了所述犧牲層的填充在所述孔隙中的部分外，去除所述犧牲層的其他部分。在該方法中，所述犧牲層可以包括硅層，并且通過(guò)在氧氣氛下執(zhí)行熱氧化工藝，所 述犧牲層可以轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸鑼印Ｔ谠摲椒ㄖ?，所述犧牲層可以被形成為具有能夠填充所述孔隙的厚度。在該方法中，所述犧牲層可以被形成為具有大約200A至大約400A的厚度。在所述形成柵極的步驟后，該方法還可以包括以下步驟在所述溝槽的每一側(cè)在 所述襯底中形成第一導(dǎo)電類型的阱；在所述阱中形成第二導(dǎo)電類型的源區(qū)；在所述襯底的 整個(gè)表面上形成層間電介質(zhì)層；通過(guò)選擇性地刻蝕所述層間電介質(zhì)層和所述襯底，形成通 過(guò)所述源區(qū)露出所述阱的接觸孔；通過(guò)將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入所述接觸孔的底表 面中，形成接觸區(qū)；以及形成填充所述接觸孔的布線線路。在該方法中，所述阱的深度可以被設(shè)置為從所述襯底的上表面的角度來(lái)看與所述 第一溝槽的深度相同或小于所述第一溝槽的深度。在所述形成柵電介質(zhì)層前，該方法還可以包括以下步驟填充在所述電介質(zhì)層中 產(chǎn)生的孔隙。通過(guò)下面詳細(xì)的描述、附圖和權(quán)利要求，其他特征和方面可以是顯而易見(jiàn)的。


圖1是例示常規(guī)溝槽MOS晶體管的截面圖。圖2A至圖觀是例示根據(jù)實(shí)施方式的用于制造溝槽晶體管的方法的工藝的截面 圖。在這些附圖和詳細(xì)的描述中，除非另外說(shuō)明，否則應(yīng)當(dāng)始終將相同的附圖標(biāo)號(hào)理 解為指示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、例示和方便，在繪制這些元件時(shí)可能夸大了 這些元件的相對(duì)尺寸。
具體實(shí)施例方式提供下面的詳細(xì)描述以幫助讀者獲得對(duì)本文所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全 面理解。因此，將向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提出本文所描述的系統(tǒng)、裝置和/或方法的各種變 化、修改和等同物。所描述的一系列處理步驟和/或操作是示例；但是，除了必須按照特定 順序發(fā)生的步驟和/或操作以外，步驟和/或操作的順序并不限于本文中所闡述的順序，并 且可以如本領(lǐng)域中已知的那樣發(fā)生變化。另外，為了更加清楚和簡(jiǎn)要，可以略去對(duì)公知的功 能和構(gòu)造的描述。當(dāng)把第一層稱為位于第二層“上”或襯底“上”時(shí)，不僅表示第一層直接形成在第 二層或襯底上的情況，而且還表示在第一層與第二層或襯底之間存在第三層的情況。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“襯底”可以是任何支承結(jié)構(gòu)，其包括但不限于具有其上可以制 造器件的表面的半導(dǎo)體襯底。應(yīng)當(dāng)將半導(dǎo)體襯底理解為包括硅、絕緣體上硅(SOI)、藍(lán)寶石 上硅(SOS)、摻雜和未摻雜半導(dǎo)體、由基部半導(dǎo)體基礎(chǔ)支承的硅的外延層以及包括由硅以外 的半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在內(nèi)的其他半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。當(dāng)在下面的描述中提到半導(dǎo)體襯底 時(shí)，可能已經(jīng)利用了之前的工藝步驟以在基部半導(dǎo)體或基礎(chǔ)中或者在它們上形成了各區(qū)或 結(jié)。下面將要描述的實(shí)施方式提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法可以提 高溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體(M0Q晶體管的開(kāi)關(guān)速度。下面，在該實(shí)施方式中，將描述具有N 型溝道的溝槽MOS晶體管。因此，在下面的描述中，第一導(dǎo)電類型是指P型，而第二導(dǎo)電類 型是指N型。當(dāng)然，實(shí)施方式的技術(shù)特征可以按照相同方式應(yīng)用于P型DMOS晶體管。在這
6樣的示例中，第一導(dǎo)電類型可以是指N型而第二導(dǎo)電類型是指P型。圖2A至圖I是例示根據(jù)實(shí)施方式的用于制造溝槽MOS晶體管的方法的工藝的截 面圖。參考圖2A，可以分別在第二導(dǎo)電類型的襯底31的上表面和下表面上形成疊層(均 具有順序?qū)盈B的第一、第二和第三硬掩模層33、34和3 ，襯底31可以具有形成在其后表面 上的第二導(dǎo)電類型的漏區(qū)32。硅襯底可以用作襯底31。第二導(dǎo)電類型的襯底31可以充當(dāng) 漂移區(qū)。第一硬掩模層33和第三硬掩模層35可以形成為氧化物層。例如，第一硬掩模層 33可以通過(guò)熱氧化形成為具有例如大約500A的厚度的氧化硅層(SiO2)，并且第三硬掩模 層35可以通過(guò)HLD (高溫低壓淀積)形成為具有例如大約2000人的厚度的氧化物層。第二 硬掩模層34可以使用具有與第一硬掩模層33和第三硬掩模層35不同的刻蝕選擇性的材 料來(lái)例如形成為氮化物層，例如氮化硅層(Si3N4)，且具有例如大約1400人的厚度?？梢栽谝r底31的上表面和下表面上形成的第一、第二和第三硬掩模層33、34和35 不僅可以用作硬掩模，而且可以用作在后續(xù)工藝中防止襯底31變形的防止變形層。在通過(guò)選擇性地刻蝕在襯底31的上表面上形成的第一、第二和第三硬掩模層33、 34和35而形成硬掩模圖形36后，可以通過(guò)使用硬掩模圖形36作為刻蝕阻障將襯底31刻 蝕預(yù)定的深度，這樣就限定了第一溝槽37A。用于限定第一溝槽37A的刻蝕工藝可以通過(guò) 干法刻蝕(例如，等離子刻蝕)來(lái)執(zhí)行。這可以使得第一溝槽37A的側(cè)壁具有垂直的輪廓。 第一溝槽37A的寬度由“W1”指示。參照?qǐng)D2B，為了去除可能在限定第一溝槽37A的過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，可以執(zhí)行 清潔工藝。當(dāng)通過(guò)清潔工藝去除副產(chǎn)品時(shí)，可以同時(shí)去除在襯底31的上表面和下表面上形 成的第三硬掩模層35。被去除了第三硬掩模層35的硬掩模圖形36由標(biāo)號(hào)36A指示?？梢栽谝呀?jīng)歷清潔工藝的第一溝槽37A的表面上，S卩，側(cè)壁和底表面上，形成犧牲 電介質(zhì)層38。犧牲電介質(zhì)層38的作用在于可以消除在執(zhí)行限定第一溝槽37A的刻蝕工藝 時(shí)可能在第一溝槽37A的表面上發(fā)生的損傷，并且在執(zhí)行隨后的工藝時(shí)保護(hù)第一溝槽37A 的表面。犧牲電介質(zhì)層38可以被形成為具有例如大約1000A的厚度?？梢园l(fā)揮上述作用 的犧牲電介質(zhì)層38可以被形成為例如氧化硅層的氧化物層。用作犧牲電介質(zhì)層38的氧化 硅層可以通過(guò)熱氧化形成，以更有效地消除在第一溝槽37A的表面上的損傷。由于通過(guò)對(duì)襯底31進(jìn)行部分氧化而形成氧化物層的熱氧化的特性，犧牲電介質(zhì) 層38的多個(gè)部分可以按照不與硬掩模圖形36A的邊緣齊平的方式在第一溝槽37A的表面 上突出，并且犧牲電介質(zhì)層38的其他部分可以保留在襯底31中。犧牲電介質(zhì)層38可以被部分刻蝕為與硬掩模圖形36A的邊緣齊平。也就是說(shuō)，可 以選擇性地去除犧牲電介質(zhì)層38的可超過(guò)硬掩模圖形36A的邊緣突出到第一溝槽37A中 的部分。用于部分刻蝕犧牲電介質(zhì)層38的刻蝕工藝可以通過(guò)濕法刻蝕來(lái)執(zhí)行，可以使用 氫氟酸(HF)溶液或BOE(緩沖氧化物刻蝕劑)溶液作為刻蝕溶液。例如，在犧牲電介質(zhì)層 38被形成為具有例如大約1000人的厚度的示例中，可以通過(guò)刻蝕工藝將犧牲電介質(zhì)層38 刻蝕掉大約400人。通過(guò)控制刻蝕時(shí)間可以控制犧牲電介質(zhì)層38的刻蝕厚度。犧牲電介質(zhì)層38可以被刻蝕為與硬掩模圖形36A的邊緣齊平的一個(gè)原因是，確保
7在形成間隔體的后續(xù)工藝中可以防止間隔體的厚度由于犧牲電介質(zhì)層38的突出部分而局 部地降低，這提高了后續(xù)工藝的穩(wěn)定性?？梢员豢涛g為與硬掩模圖形36A的邊緣齊平的犧牲電介質(zhì)層38將由標(biāo)號(hào)38A指示。參考圖2C，間隔體39可以形成在硬掩模圖形36A的側(cè)壁和第一溝槽37A的側(cè)壁 上。使用與第二硬掩模層34相同的材料，可以將間隔體39形成為氮化物層，并且具有例如 大約ι oooA的厚度。作為示例，由于可以通過(guò)在圖2B中示出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的第一溝槽37A的表面上 淀積氮化物層后執(zhí)行全刻蝕工藝而形成間隔體39，因此間隔體39可以具有從其下端到其 上端逐漸減小的厚度。在這點(diǎn)上，如果犧牲電介質(zhì)層38A具有超過(guò)硬掩模圖形36A的邊緣 突出到第一溝槽37A中的形狀，則間隔體39的上部可能由于犧牲電介質(zhì)層38A的突出部分 的存在(例如，由于犧牲電介質(zhì)層38A在第一溝槽37A的上部(或入口部分)處突出的部 分的存在)而進(jìn)一步減小。否則，間隔體39的上部可以不正常地形成，從而露出犧牲電介 質(zhì)層38A。但是，在一個(gè)實(shí)施方式中，由于如上所述地可以部分刻蝕犧牲電介質(zhì)層38A以使 得犧牲電介質(zhì)層38A可以與硬掩模圖形36A的邊緣齊平的事實(shí)，可以防止間隔體39不正常 地形成。因而，可以避免由于間隔體39的不正常形成而出現(xiàn)的處理誤差。使用硬掩模圖形36A和間隔體39作為刻蝕阻障，可以刻蝕犧牲電介質(zhì)層38A的可 形成在第一溝槽37A的底表面上的部分，隨后，可以通過(guò)刻蝕襯底31的位于第一溝槽37A 的底表面下方的部分來(lái)限定第二溝槽37B。第二溝槽37B的寬度由“W2”指示。包括第一溝 槽37A和第二溝槽37B的外槽可以由標(biāo)號(hào)37指示。具體地說(shuō)，第二溝槽37B的寬度W2可以設(shè)置成小于第一溝槽37A的寬度W1，以降 低半導(dǎo)體器件的特征導(dǎo)通電阻。第二溝槽37B的寬度W2可以通過(guò)控制間隔體39的厚度來(lái) 控制。第二溝槽37B的深度(或高度)可以設(shè)置成與第一溝槽37A的高度相同。但是，第 二溝槽37B的深度(或高度)可以設(shè)置成大于或小于第一溝槽37A的高度，這取決于期望 的半導(dǎo)體器件特性。參照?qǐng)D2D，在執(zhí)行清潔工藝以去除在限定第二溝槽37B的過(guò)程中可能產(chǎn)生的副產(chǎn) 品后，可以形成電介質(zhì)層40以填充第二溝槽37B。電介質(zhì)層40的寬度W3可以設(shè)置成小于 第一溝槽37A的寬度Wl (例如，Wl > W3)。另外，Wl > W3 > W2。電介質(zhì)層40可以起到減小柵極(可以通過(guò)后續(xù)工藝形成，如下面圖2H中的柵極 44A)與漏區(qū)32之間的電容的作用，電介質(zhì)層40可以形成為例如氧化硅層的氧化物層，并且 具有例如大約2200人的厚度。例如，為了使得填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40具有進(jìn)一步 提高的膜質(zhì)量、消除第二溝槽37B的表面上的損傷并增加電介質(zhì)層40的高度以大于第二溝 槽37B的預(yù)設(shè)深度并更有效地減小柵極與漏區(qū)32之間的電容，電介質(zhì)層40可以通過(guò)熱氧 化而形成為氧化物層。由于可通過(guò)部分氧化襯底31而形成氧化物層的熱氧化的特性，電介 質(zhì)層40可以形成為具有比第二溝槽37B的高度大的高度和比第二溝槽37B的寬度W2寬的 寬度W3。因此，在初始地限定第二溝槽37B時(shí)，可以考慮上述因素來(lái)確定第二溝槽37B。為了通過(guò)熱氧化而形成具有例如大約2200人的厚度的電介質(zhì)層40，可能需要在 高溫下執(zhí)行熱氧化較長(zhǎng)時(shí)段。在這點(diǎn)上，可能存在著在熱氧化工藝期間襯底31由于施加在襯底31上的熱能而變形的可能性。但是，在實(shí)施方式中，通過(guò)可以在襯底31的上表面和下 表面上形成的第一和第二硬掩模層33和34，可以更有效地防止襯底31在形成電介質(zhì)層40 的工藝中變形。同時(shí)，在形成可以填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40時(shí)，可以使用化學(xué)氣相淀積 (CVD)、物理氣相淀積(PVD)、旋涂，而不使用熱氧化。但是，因?yàn)榕c可以通過(guò)熱氧化而形成的 電介質(zhì)層40相比，可以通過(guò)熱氧化之外的淀積或涂敷方法而形成的電介質(zhì)層40的膜質(zhì)量 可能不佳，所以在后續(xù)工藝中更有可能出現(xiàn)電介質(zhì)層40的損耗(或損傷)，并且可以造成由 于膜質(zhì)量不佳而導(dǎo)致電容增大的問(wèn)題。另外，熱氧化之外的淀積或涂敷方法可能不選擇性 地僅填充第二溝槽37B的內(nèi)部。因此，由于填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40可以通過(guò)淀積 電介質(zhì)層40以完全填充外槽37和對(duì)填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40進(jìn)行部分刻蝕的一 系列工藝形成，因此與通過(guò)熱氧化而形成電介質(zhì)層40相比，處理過(guò)程可能較復(fù)雜，由此可 能降低半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率。此外，當(dāng)需要增加第二溝槽37B的深度時(shí)，根據(jù)期望的半導(dǎo)體 器件特性可能更加難以通過(guò)熱氧化之外的淀積或涂敷方法無(wú)瑕疵地(例如，有孔隙)地穩(wěn) 定地形成填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40。由于氧化物層從襯底31的表面生長(zhǎng)的熱氧化的特性，可能在電介質(zhì)層40中產(chǎn)生 孔隙(參見(jiàn)標(biāo)號(hào)“A”)。由于在電介質(zhì)層40中產(chǎn)生的孔隙可以使半導(dǎo)體器件的特性在后續(xù) 工藝中劣化，因此去除孔隙可能是有利的。參照?qǐng)D2E，可以在包括電介質(zhì)層40的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面上形成(見(jiàn)圖2D)犧牲 層41。犧牲層41可以形成為硅層。多晶硅層可以用作該硅層。實(shí)施方式不旨在限于上述 示例。例如，犧牲層41可以形成為具有能夠填充在電介質(zhì)層40中產(chǎn)生的孔隙的厚度。例 如，犧牲層41可以形成為具有從例如大約200人到大約400A的厚度。作為參照，如果犧牲 層41具有小于例如大約200人的厚度，則孔隙不大可能被充分填充。如果犧牲層41具有大 于大約400A的厚度，則犧牲層41比較可能在后續(xù)工藝中全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊橘|(zhì)層。參考圖2F，通過(guò)執(zhí)行轉(zhuǎn)變工藝(或替代工藝)，犧牲層41可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電介質(zhì)層 40相同的層(例如，氧化物層)。例如，通過(guò)執(zhí)行氧化工藝，犧牲層41可以轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸飳印?可以轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸飳拥臓奚鼘?1將由標(biāo)號(hào)42表示。 用于將犧牲層41轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電介質(zhì)層40相同的層的氧化工藝可以按照在氧氣氛中 執(zhí)行退火的方式來(lái)進(jìn)行，并且為了增強(qiáng)反應(yīng)性，可以附加地采用等離子體氣氛。同時(shí)，無(wú)需形成犧牲層42以填充孔隙，與電介質(zhì)層40相同的層(即，氧化物層) 可以通過(guò)化學(xué)氣相淀積或物理氣相淀積來(lái)淀積。在這點(diǎn)上，為了獲得不僅可以填充孔隙而 且還可以具有提高的膜質(zhì)量的氧化物層，通過(guò)轉(zhuǎn)變工藝形成犧牲層42可以比通過(guò)化學(xué)氣 相淀積或物理氣相淀積形成犧牲層42更加優(yōu)選。參照?qǐng)D2G，通過(guò)選擇性地刻蝕犧牲層42的除了犧牲層42的填充在孔隙中的部分 之外的其他部分(即，在第一溝槽37A的側(cè)壁和硬掩模圖形36A的表面上的部分)，犧牲層 42可以僅保留在孔隙中。例如，用于使得犧牲層42僅保留在孔隙中的刻蝕工藝可以通過(guò)濕 法刻蝕來(lái)執(zhí)行?？涛g后的犧牲層42將由標(biāo)號(hào)42A表示。通過(guò)上述工藝，可以形成可包括填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40和填充電介質(zhì)層 40中產(chǎn)生的孔隙的犧牲層42A的底部電介質(zhì)層43。
可以去除可形成在襯底31的上表面和下表面上的第二硬掩模層34和間隔體39。 例如，第二硬掩模層34和間隔體39可以通過(guò)濕法刻蝕去除，并且磷酸溶液可以用作刻蝕溶 液。通過(guò)去除可以在襯底31的上表面和下表面上形成的第一硬掩模層33以及犧牲電 介質(zhì)層38A，可以露出第一溝槽37A的表面。例如，第一硬掩模層33和犧牲電介質(zhì)層38A可 以通過(guò)濕法刻蝕去除，并且氫氟酸溶液或者BOE溶液可以用作刻蝕溶液。露出第一溝槽37A的所有表面的一個(gè)原因是因?yàn)橥ㄟ^(guò)后續(xù)工藝可以在第一溝槽 37A中形成柵電介質(zhì)層和柵極。換言之，如果已經(jīng)形成的底部電介質(zhì)層43保留在第一溝槽 37A中，則柵電介質(zhì)層和柵極的預(yù)置形狀可能由于底部電介質(zhì)層43的存在而改變。這樣，半 導(dǎo)體器件的工作特性更加可能劣化。用于去除第一和第二硬掩模層33、34、犧牲層42和犧牲電介質(zhì)層38A的全部工藝 可以通過(guò)濕法刻蝕來(lái)執(zhí)行的一個(gè)原因可以是防止已經(jīng)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)受到損害(或損 失)。如果通過(guò)干法刻蝕執(zhí)行去除工藝，則已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)更可能由于加速粒子或等離子而 改變，并且半導(dǎo)體器件的工作特性更加可能劣化。參考圖2H，柵電介質(zhì)層51可以形成在襯底31的上表面和第一溝槽37A的表面上。 柵電介質(zhì)層51可以形成為氧化物層，例如氧化硅層。用于柵電介質(zhì)層51的氧化硅層可以 通過(guò)例如熱氧化而形成。柵導(dǎo)電層44可以按照填充外槽37的其余部分的方式在襯底31的整個(gè)表面上形 成在柵電介質(zhì)層51上。柵導(dǎo)電層44可以形成為單層的硅層或金屬層，或者形成為其中層 疊了硅層和金屬層的疊層。通過(guò)選擇性地刻蝕柵導(dǎo)電層44，可以形成可填充外槽37的其余部分的柵極44A。 通過(guò)執(zhí)行全刻蝕(如回蝕)和平坦化(如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP))直到露出在襯底31的上表 面上形成的柵電介質(zhì)層51，可以形成柵極44A。參照?qǐng)D21和圖2J，通過(guò)將雜質(zhì)離子注入到襯底31中，可以在外槽37的兩側(cè)上形 成第一導(dǎo)電類型的阱45和第二導(dǎo)電類型的源區(qū)46。例如，阱45的高度可以設(shè)置成從襯底 31的上表面(的角度)觀察時(shí)大于源區(qū)46的高度，并且阱45的深度可以設(shè)置成與第一溝 槽37A的深度相同或小于第一溝槽37A的深度。介于阱45和漏區(qū)32之間的襯底31可以 用作漂移區(qū)。例如，為了防止在漂移區(qū)和柵極44A之間產(chǎn)生電容，阱45的深度可以設(shè)置成 與第一溝槽37A的深度相同。在執(zhí)行形成阱45和源區(qū)46的注入工藝時(shí)，可在襯底31的上表面上形成的柵電介 質(zhì)層51可以用作網(wǎng)柵(screen barrier)。在形成層間電介質(zhì)層47以覆蓋襯底31的整個(gè)表面后，例如通過(guò)刻蝕源區(qū)46的層 間電介質(zhì)層47和襯底31，可以形成接觸孔48以露出阱45的上表面。接觸孔48可以形成 可連接源區(qū)46和阱45的布線線路(例如，圖I中的布線線路50)。通過(guò)將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入到襯底31的可由于接觸孔48的形成而露出 的阱45，可以形成第一導(dǎo)電類型的接觸區(qū)49。接觸區(qū)49可以起到提高將通過(guò)后續(xù)工藝形 成的布線線路與阱45之間的接觸特性的作用。參照?qǐng)D2K，可以形成布線線路50來(lái)填充接觸孔48。在實(shí)施方式中，通過(guò)形成可填充第二溝槽37B并可具有比第一溝槽37A的寬度(例如，寬度Wl)小的寬度(例如，寬度W2)的電介質(zhì)層40，可以減小柵極44A與漏區(qū)32之 間的電容，由此可以提高半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)速度。此外，可以減小半導(dǎo)體器件的特征導(dǎo)通電 阻。另外，通過(guò)去除在可填充第二溝槽37B的電介質(zhì)層40中產(chǎn)生的孔隙，能夠防止半 導(dǎo)體器件的工作特性由于孔隙的存在而劣化。從上述描述中顯而易見(jiàn)的是，在實(shí)施方式中，由于可以形成可填充第二溝槽(例 如，第二溝槽37B)且可具有比第一溝槽的寬度(例如，第一溝槽37A的寬度Wl)小的寬度 (例如，寬度W2)的電介質(zhì)層這一事實(shí)，可以減小柵極與漏區(qū)之間的電容，并且可以提高半 導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)速度。另外，由于電介質(zhì)層可以形成為具有比第一溝槽的寬度小的寬度，因 此可以減小半導(dǎo)體器件的特征導(dǎo)通電阻。此外，在實(shí)施方式中，由于電介質(zhì)層可以通過(guò)熱氧化工藝形成，因此電介質(zhì)層的深 度(或高度)可以被增加成大于第二溝槽的深度(或高度)。這樣，可以更有效地減小柵極 與漏區(qū)之間的電容。而且。在實(shí)施方式中，去除了在填充第二溝槽的電介質(zhì)層中限定的孔隙，由此能夠 防止半導(dǎo)體器件的工作特性由于孔隙的存在而劣化。上面已經(jīng)描述多個(gè)示例。但是，將理解的是，可以做出各種變形。例如，如果按照不 同的順序執(zhí)行上述技術(shù)和/或如果按照不同的方式組合所描述的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、裝置或電路 中的組件和/或通過(guò)其他組件或其等同物替換或補(bǔ)充這些組件，可以獲得適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。因 此，其他實(shí)現(xiàn)落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)要求2009年11月19日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2009-111886的優(yōu)先 權(quán)，就各方面而言，以引用的方式將其并入本文，如同在此進(jìn)行了完整闡述一樣。
1權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 形成外槽，所述外槽包括第一溝槽；和形成在所述第一溝槽下方的第二溝槽，所述第二溝槽通過(guò)刻 蝕襯底而形成；通過(guò)執(zhí)行熱氧化工藝形成電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層填充所述第二溝槽，使得所述第二 溝槽的寬度小于所述第一溝槽的寬度；沿包括所述電介質(zhì)層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形成柵電介質(zhì)層；以及 在所述柵電介質(zhì)層上形成柵極，所述柵極填充所述外槽的其余部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法在所述形成第一溝槽的步驟前還包括在所述襯 底的下表面上形成第二導(dǎo)電類型的漏區(qū)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電介質(zhì)層包括氧化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述形成溝槽的步驟包括以下步驟 在所述襯底上形成硬掩模圖形；通過(guò)使用所述硬掩模圖形作為刻蝕阻障來(lái)刻蝕所述襯底以形成所述第一溝槽； 在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成間隔體；以及使用所述硬掩模圖形和所述間隔體作為刻蝕阻障，通過(guò)刻蝕所述襯底的位于所述第一 溝槽下方的部分來(lái)形成所述第二溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法在所述形成間隔體的步驟之前還包括以下步驟在所述第一溝槽的表面上形成犧牲電介質(zhì)層；和部分刻蝕所述犧牲電介質(zhì)層以使其與所述硬掩模圖形的邊緣齊平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述形成間隔體的步驟包括以下步驟 在所述犧牲電介質(zhì)層上形成氮化物層；和通過(guò)對(duì)所述氮化物層執(zhí)行全刻蝕工藝來(lái)形成所述間隔體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述犧牲電介質(zhì)層通過(guò)熱氧化工藝形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 所述犧牲電介質(zhì)層包括氧化物層；并且 所述間隔體包括氮化物層。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法還包括以下步驟在形成所述硬掩模圖形的同 時(shí)，在所述襯底的所述下表面上形成防止變形層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述硬掩模圖形和所述防止變形層中的每一個(gè) 都被形成為其中順序地層疊了氧化物層、氮化物層和氧化物層的三層。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在去除所述硬掩模圖形、所述間隔體和所述犧 牲電介質(zhì)層后，通過(guò)執(zhí)行熱氧化工藝而在所述襯底的全部露出表面上執(zhí)行所述形成柵電介 質(zhì)層的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法在所述形成柵電介質(zhì)層的步驟前還包括填充 在所述電介質(zhì)層中產(chǎn)生的孔隙的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述填充孔隙的步驟包括以下步驟沿結(jié)構(gòu)的表面淀積犧牲層，以填充在所述電介質(zhì)層中產(chǎn)生的所述孔隙； 將所述犧牲層轉(zhuǎn)變?yōu)榕c所述電介質(zhì)層相同的層；以及 除了所述犧牲層的填充在所述孔隙中的部分外，去除所述犧牲層的其他部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中 所述犧牲層包括硅層；并且所述犧牲層通過(guò)在氧氣氛下執(zhí)行的熱氧化工藝轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸鑼印?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述犧牲層被形成為具有能夠填充所述孔隙 的厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述犧牲層被形成為具有大約200人至大約 400人的厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法在所述形成柵極的步驟后還包括以下步驟 在所述溝槽的每一側(cè)在所述襯底中形成第一導(dǎo)電類型的阱；在所述阱中形成第二導(dǎo)電類型的源區(qū)； 在所述襯底的整個(gè)表面上形成層間電介質(zhì)層；通過(guò)選擇性地刻蝕所述層間電介質(zhì)層和所述襯底，形成通過(guò)所述源區(qū)露出所述阱的接 觸孔；通過(guò)將所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入所述接觸孔的底表面，形成接觸區(qū)；以及 形成填充所述接觸孔的布線線路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述阱的深度被設(shè)置為從所述襯底的上表面 的角度來(lái)看與所述第一溝槽的深度相同或小于所述第一溝槽的深度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，該方法在所述形成柵電介質(zhì)層的步驟前還包括填充 在所述電介質(zhì)層中產(chǎn)生的孔隙的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。該制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括以下步驟形成外槽，該外槽包括第一溝槽和形成在該第一溝槽下方的第二溝槽，第二溝槽通過(guò)刻蝕襯底而形成；通過(guò)執(zhí)行熱氧化工藝而形成電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層填充所述第二溝槽，使得所述第二溝槽的寬度小于所述第一溝槽的寬度；沿包括所述電介質(zhì)層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形成柵電介質(zhì)層；以及在所述柵電介質(zhì)層上形成柵極，所述柵極填充所述外槽的其余部分。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102074481SQ20101055191
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者安敏秀, 白成鶴 申請(qǐng)人:美格納半導(dǎo)體有限公司