利用對隔離層的氮化來制造半導(dǎo)體器件的方法
【專利摘要】本公開提供了一種利用對隔離層的氮化來制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括提供針對包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面進(jìn)行的等離子體氮化?？梢允顾霭ㄓ性磪^(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕，從而在所述有源區(qū)內(nèi)形成一個比形成在所述隔離區(qū)內(nèi)的更深的凹槽；并且可以在所述更深的凹槽內(nèi)生長不合并的外延應(yīng)力膜。
【專利說明】利用對隔離層的氮化來制造半導(dǎo)體器件的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年I月21日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請N0.10-2013-0006603的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用整體并入于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明構(gòu)思涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]已開發(fā)出用于改善晶體管的驅(qū)動電流的各種方法。具體地，已使用通過對晶體管的溝道區(qū)施加應(yīng)力來改善驅(qū)動電流的方法。
[0005]為了對晶體管的溝道區(qū)施加應(yīng)力，可以刻蝕半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)，然后執(zhí)行外延生長，從而形成用于對溝道區(qū)施加應(yīng)力的應(yīng)力膜。當(dāng)刻蝕半導(dǎo)體襯底時，還可以與有源區(qū)一起刻蝕隔離區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括:通過對形成在具有隔離區(qū)和有源區(qū)的襯底上的刻蝕停止層進(jìn)行圖案化來暴露所述隔離區(qū)和所述有源區(qū)；通過執(zhí)行等離子體氮化來對暴露出的隔離區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化；在暴露出的有源區(qū)上形成第一凹槽；以及在所述第一凹槽內(nèi)形成應(yīng)力膜。
[0007]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括:提供襯底，所述襯底具有被隔離區(qū)隔離的第一區(qū)和第二區(qū)；在所述第二區(qū)上形成刻蝕停止層；通過執(zhí)行等離子體氮化來對所述隔離區(qū)的頂表面和所述第一區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化；在所述第一區(qū)內(nèi)形成第一凹槽；以及在所述第一凹槽內(nèi)形成應(yīng)力膜。
[0008]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，一種形成半導(dǎo)體器件的方法可以包括提供針對包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面進(jìn)行的等離子體氮化。可以使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕，從而在所述有源區(qū)內(nèi)形成一個比形成在所述隔離區(qū)內(nèi)的更深的凹槽；并且可以在所述更深的凹槽內(nèi)生長不合并的外延應(yīng)力膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明構(gòu)思的以上及其它特征和優(yōu)勢將變得更加清晰，其中:
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；
[0011]圖2至圖16示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟；
[0012]圖17示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法中所展示的效果；
[0013]圖18至圖23示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟；
[0014]圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；
[0015]圖25至圖34示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟；
[0016]圖35是并入了通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件的存儲卡的框圖；
[0017]圖36是示出使用了通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件的信息處理系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖37是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的框圖?！揪唧w實施方式】
[0019]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，其中附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以通過不同的形式來實現(xiàn)，而不應(yīng)解釋為限制于本文所闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本公開透徹且完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個說明書中，相同的參考標(biāo)記表示相同的組件。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域 的厚度。
[0020]在描述本發(fā)明的上下文中(尤其在以下權(quán)利要求的上下文中)，術(shù)語“一個”、“一種”和“該”以及類似指代物的使用應(yīng)解釋為同時涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)的含義，除非對此另有說明或者與上下文明顯矛盾。術(shù)語“包含”、“具有”、“包括”、以及“含有”應(yīng)解釋為開放式術(shù)語(即，意味著“包括，但不限制于”)，除非另有說明。
[0021]還應(yīng)理解的是，當(dāng)層被稱為在另一層或襯底“上”時，它可以是直接在另一層或襯底上，或者還可能有中間層存在。相反，當(dāng)元件被稱為“直接”在另一元件“上”時，沒有中間元件存在。
[0022]為了便于描述，在本文中諸如“在…之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空間相對術(shù)語可以用于方便描述如圖所示的一個元件或特征與另一個(一些)元件或特征之間的關(guān)系。將理解的是，這些空間相對術(shù)語除了旨在包含圖中所描繪的方向外，還旨在包含使用或操作過程中器件的不同方向。例如，若在圖中器件被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將被定位在所述其它元件或特征的“上方”。因此，示例性術(shù)語“下方”可以同時包含上方和下方的方位。器件可以被以另外的方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或以其它方位)，并對本文中使用的空間相對描述詞進(jìn)行相應(yīng)解釋。
[0023]將理解的是，盡管在本文中術(shù)語第一、第二等可以用于描述各種元件，但這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一元件區(qū)分開。因此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，例如，以下討論的第一元件、第一組件或第一部分可被稱為第二元件、第二組件或第二部分。
[0024]除非另外定義，否則本文中使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。要注意，除非另有說明，否則本文中提供的任何和所有示例、或示例性術(shù)語僅旨在更好地闡明本發(fā)明，而并非限制本發(fā)明的范圍。而且，除非另有定義，否則所有在通用字典中所定義的術(shù)語都不應(yīng)被過度解釋。
[0025]在下文中，將參照圖1至圖16來描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖，圖2至圖16示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟。具體來說，圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。圖3、圖5、圖
7、圖9、圖11、圖13、圖15和圖17是沿著圖2的線A-A’截取的截面圖，圖4、圖6、圖8、圖
10、圖12、圖14和圖16是沿著圖2的線B-B’和線C-C’截取的截面圖。
[0026]參照圖1，對于形成在具有隔離區(qū)和有源區(qū)的襯底上的刻蝕停止層進(jìn)行圖案化，從而暴露出所述隔離區(qū)和所述有源區(qū)(S100)。
[0027]參照圖2和圖3，襯底100可以包括隔離區(qū)110、有源區(qū)120和柵電極結(jié)構(gòu)310。
[0028]例如，襯底100可以是諸如娃片、絕緣體上娃(SOI)片、嫁神晶片、娃錯晶片等的半導(dǎo)體襯底。例如，隔離區(qū)110可以是淺溝槽隔離(STI)區(qū)。STI區(qū)可以通過在襯底100中形成溝槽然后在溝槽中形成絕緣層來形成。例如，絕緣層可以是二氧化硅(SiO2)。例如，絕緣層可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)處理來形成，但是本發(fā)明構(gòu)思的各個方面不限制于此。隔離區(qū)110可以使有源區(qū)120相互隔離。此外，隔離區(qū)110可以隔離稍后將描述的第一區(qū)(圖4中的I)和第二區(qū)(圖4的II)。
[0029]參照圖2和圖4,有源區(qū)120可以包括第一區(qū)I和第二區(qū)II。第一區(qū)I是沿著圖2的線B-B’截取的部分，第二區(qū)II是沿著圖2的線C-C’截取的部分。隔離區(qū)110可以將第一區(qū)I和第二區(qū)II隔離。
[0030]為了清晰起見，將在第一區(qū)I是PMOS區(qū)而第二區(qū)II是NMOS區(qū)的假設(shè)下對本發(fā)明的實施例進(jìn)行以下描述。然而，實施例不限制于所示出的具體形式。例如，第一區(qū)I可以是NMOS區(qū)而第二區(qū)II可以是PMOS區(qū)。
[0031]可以在有源區(qū)120上形成柵電極結(jié)構(gòu)310。柵電極結(jié)構(gòu)310可以包括依次堆疊的柵絕緣層301、柵電極303和柵掩模305。柵隔離物320形成在柵電極結(jié)構(gòu)310的側(cè)表面上并且保護(hù)柵電極結(jié)構(gòu)310。
[0032]參照圖5，在襯底100上形成刻蝕停止層200?？涛g停止層200覆蓋襯底100，不包括其上要形成凹槽的有源區(qū)120以及位于相鄰的有源區(qū)120之間的隔離區(qū)110。因此，一旦形成刻蝕停止層200，位于刻蝕停止層200之下的隔離區(qū)110和有源區(qū)120不被刻蝕。
[0033]參照圖6，在第二區(qū)II上形成刻蝕停止層205，而不在第一區(qū)I上形成刻蝕停止層205。也就是說，若在第二區(qū)II上形成刻蝕停止層205，則第二區(qū)II上不形成凹槽。
[0034]例如，可以在襯底100的整個表面上形成刻蝕停止層200和205，然后對其進(jìn)行圖案化以僅暴露出具有第一區(qū)I的襯底100。例如，對刻蝕停止層200和205進(jìn)行的圖案化可以包括光刻處理。
[0035]同時，例如，刻蝕停止層200和205可以包括SiN，但本發(fā)明構(gòu)思的各個方面不限制于此。
[0036]接下來，再次參照圖1，執(zhí)行等離子體氮化以對暴露出的隔離區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化(S200)。參照圖7和圖8，當(dāng)隔離區(qū)110的頂表面被氮化時，有源區(qū)120(具體地，有源區(qū)120的第一區(qū)I的頂表面)也被氮化，但本發(fā)明構(gòu)思的各個方面不限制于此。例如，可以僅對隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化。
[0037]為了對隔離區(qū)110的頂表面和有源區(qū)120的頂表面進(jìn)行氮化，可以使用等離子體氮化220。等離子體氮化220的使用使得隔離區(qū)110的頂表面和有源區(qū)120的頂表面被均勻地氮化為期望厚度。
[0038]如圖9和圖10所示，作為等離子體氮化(220)的結(jié)果，在隔離區(qū)110的頂表面上形成氮化隔離區(qū)IlOa和110b，并在有源區(qū)120的頂表面上(具體地，在有源區(qū)120的第一區(qū)I的頂表面上)形成氮化有源區(qū)120a和120b。由于刻蝕停止層205存在于第二區(qū)II上，因此第二區(qū)II的頂表面沒有被氮化。可以在一個方向上(例如，y軸方向)執(zhí)行等離子體氮化220。由于沒有在X軸方向上執(zhí)行氮化，因此柵電極結(jié)構(gòu)310和柵隔離物320之下的第一區(qū)I沒有被氮化。
[0039]接下來，再參照圖1，在暴露出來的有源區(qū)120上形成第一凹槽130 (S300)。
[0040]參照圖11和圖12，為了在有源區(qū)120上形成第一凹槽130，可以執(zhí)行干法刻蝕。在對氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb執(zhí)行干法刻蝕的情況下，氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的頂表面的刻蝕量與未被氮化的隔離區(qū)110的頂表面的情況相比減少90%或更多。例如，未被氮化的隔離區(qū)110的干法刻蝕量大約18 A，而氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的干法刻蝕量為1.8 A或更少。因此，暴露出來的隔離區(qū)110基本上不被刻蝕，而第一凹槽130可以僅形成在有源區(qū)120上，具體地，僅形成在有源區(qū)120的第一區(qū)I上。在本發(fā)明構(gòu)思中，若刻蝕量不是90%或更多，則假設(shè)基本上沒有執(zhí)行刻蝕。
[0041]例如，若有源區(qū)120包括Si，則氮化有源區(qū)120a和120b可以包括SiN，其與刻蝕停止層200中包括的材料相同。然而，與具有大厚度的刻蝕停止層200不同的是，通過等離子體氮化形成的氮化有源區(qū)120a和120b具有小厚度。由此，即使氮化有源區(qū)120a和120b包括SiN，它們也可以被去除，從而在有源區(qū)120中形成第一凹槽130。
[0042]接下來，再次參照圖1，在第一凹槽130內(nèi)形成第二凹槽140 (S400)。參照圖13和圖14，可以通過在第一凹槽130內(nèi)額外刻蝕有源區(qū)120來形成第二凹槽140。這里，可以通過濕法刻蝕來刻蝕有源區(qū)120，從而形成第二凹槽140，但是本發(fā)明構(gòu)思的各個方面不限制于此。
[0043]第二凹槽140可以形成在第一凹槽130內(nèi)，并且可以具有西格瑪(Σ )形狀，但該形狀僅是示例描述。例如，第二凹槽140可以具有盒狀。若形成第二凹槽140，則還可以形成與位于柵電極結(jié)構(gòu)310下方的溝道區(qū)相鄰的應(yīng)力膜(圖15中的230)，通過該應(yīng)力膜可以對溝道區(qū)施加應(yīng)力。
[0044]第二凹槽140的深度d2大于第一凹槽130的深度(圖11中的dl)，第二凹槽140具有的內(nèi)部空間大于第一凹槽130的內(nèi)部空間，這是因為柵電極結(jié)構(gòu)310和柵隔離物320之下的有源區(qū)120也被刻蝕了。
[0045]接下來，再次參照圖1，在第一凹槽130內(nèi)形成應(yīng)力膜(S500)。參照圖15和圖16，應(yīng)力膜230可以通過填充第一凹槽130來形成，并且可以高于氮化隔離區(qū)IlOa和110b?？梢酝ㄟ^隨后的平坦化處理來調(diào)整應(yīng)力膜230的高度?？梢酝ㄟ^外延生長來形成應(yīng)力膜230。
[0046]應(yīng)力膜230可以包括SiGe。若應(yīng)力膜230包括SiGe，則可以將壓應(yīng)力施加至溝道區(qū)。若溝道區(qū)有孔，即，若對PMOS內(nèi)的溝道區(qū)施加壓應(yīng)力，則可以改善晶體管的性能。因此，可以在第一區(qū)I內(nèi)形成應(yīng)力膜230。
[0047]接下來，將參照圖15和圖17來描述根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中所表現(xiàn)出的效果。
[0048]圖17示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中所表現(xiàn)出的效果。
[0049]圖17示出了在沒有對隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化的情況下，在形成凹槽后形成有應(yīng)力膜230的半導(dǎo)體器件。在圖17中，隔離區(qū)110和有源區(qū)120包括不同的材料，從而在有源區(qū)120中形成凹槽。也就是說，若執(zhí)行刻蝕以形成凹槽，則由于隔離區(qū)110和有源區(qū)120之間的刻蝕選擇性的差異，導(dǎo)致有源區(qū)120的刻蝕量大于隔離區(qū)110的刻蝕量。然而，在該過程中，由于隔離區(qū)110與有源區(qū)120 —起也被刻蝕，則隔離區(qū)110的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差h2不太大。因此，在通過外延生長形成應(yīng)力膜230的情況下，由于凹槽的內(nèi)部空間不是那么大，因此形成在凹槽外的應(yīng)力膜230可能具有增大的尺寸。最后，可能會在應(yīng)力膜230之間生成橋從而合并CPI區(qū)，這降低了晶體管(具體為PMOS晶體管)的可靠性。
[0050]像在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中，若隔離區(qū)110的頂表面被氮化，則當(dāng)在有源區(qū)120中形成凹槽時不刻蝕隔離區(qū)110。由此，如圖15所示，由于氮化隔離區(qū)IlOa的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差hi大于隔離區(qū)110的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差h2，因此凹槽的內(nèi)部空間大，且形成在凹槽外的應(yīng)力膜230的尺寸減小。因此，即使形成應(yīng)力膜230，在應(yīng)力膜230之間也不會生成橋。也就是說，若通過對隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化來形成氮化隔離區(qū)110a，則可以改善晶體管的可靠性。
[0051]在下文中，將參照圖2和圖18至圖23來描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
[0052]圖18至圖23示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟。具體地，圖18、圖20和圖22是沿著圖2的線A-A’截取的截面圖，圖19、圖21和圖23是沿著圖2的線B-B’和線C-C’截取的截面圖。
[0053]類似于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的在前實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中，在具有隔離區(qū)Iio和有源區(qū)120的襯底100上對刻蝕停止層200進(jìn)行圖案化，以暴露隔離區(qū)110和有源區(qū)120，具體為暴露有源區(qū)120的第一區(qū)I，然后執(zhí)行等離子體氮化220，從而對暴露出的隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化。
[0054]接下來，如圖18和圖19所示，在暴露出的有源區(qū)120上形成第一凹槽130。與根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的在前實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法不同的是，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中，使用濕法刻蝕而不是干法刻蝕來形成第一凹槽130。在使用濕法刻蝕的情況下，在濕法刻蝕中使用的蝕刻劑可以包括HF。
[0055]當(dāng)執(zhí)行干法刻蝕時，氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb基本上不被刻蝕。然而，通過執(zhí)行濕法刻蝕，氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb可能會被刻蝕。這是因為濕法刻蝕的刻蝕選擇性低于干法刻蝕的刻蝕選擇性。在對氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的頂表面執(zhí)行濕法刻蝕的情況下，與對未被氮化的隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行濕法刻蝕的情況相比，氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的頂表面的刻蝕量減小50%或更多。例如，未被氮化的隔離區(qū)110的濕法刻蝕量大約21 A ,而氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的濕法刻蝕量為9 A或更低。
[0056]然而，即使?jié)穹涛g的刻蝕選擇性低于干法刻蝕的刻蝕選擇性，它仍可以高到足以防止在應(yīng)力膜230之間生成橋。因此，根據(jù)本法實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法可以具有與根據(jù)在前實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法相同的效果。
[0057]同時，當(dāng)?shù)綦x區(qū)IlOa和IlOb被去除時，隔離區(qū)110的一些可能被刻蝕。然而，隔離區(qū)110的該刻蝕量可能太小而不會對本發(fā)明構(gòu)思產(chǎn)生不利影響。
[0058]接下來，參照圖20和圖21，在第一凹槽130內(nèi)形成凹槽140。第二凹槽140的深度d4大于第一凹槽130的深度(圖18的d3)，并且第二凹槽140具有的內(nèi)部空間大于第一凹槽130的內(nèi)部空間。如上所述，第二凹槽140可以具有西格瑪(Σ )形狀。
[0059]接下來，參照圖22和圖23，通過外延生長在第二凹槽140中形成應(yīng)力膜230。由于氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb被去除，所以隔離區(qū)110的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差h3小于氮化隔離區(qū)IlOa和IlOb的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差(圖15的hi)。然而，隔離區(qū)110的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差h3大于圖17的高度差h2。因此，按照根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，在應(yīng)力膜230之間不會生成橋。因此，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法可以與根據(jù)在前實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法具有相同的效果。
[0060]在下文中，將參照圖2至圖6以及圖24至圖34來描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
[0061]圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖，圖25至圖34示出用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間處理步驟。具體地，圖25、圖27、圖29、圖31和圖33是沿著圖2的線A-A’截取的截面圖，圖26、圖28、圖30、圖32和圖34是沿著圖2的線B-B’和線C-C’截取的截面圖。
[0062]首先，參照圖2至圖6以及圖24，對在具有隔離區(qū)110和有源區(qū)120的襯底100上形成的刻蝕停止層200進(jìn)行圖案化，從而暴露出隔離區(qū)110和有源區(qū)120 (SllO)0該處理與根據(jù)在前實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中的處理相同。
[0063]接下來，再參照圖24，在暴露出的有源區(qū)120上形成第一凹槽130 (S210)。參照圖25和圖26，與根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的在前實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法不同的是，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中，在不對隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化的情況下形成第一凹槽130。因此，當(dāng)在有源區(qū)120上形成第一凹槽130時，隔離區(qū)110也被刻蝕。然而，由于隔離區(qū)110和有源區(qū)120由不同的材料形成，因此在隔離區(qū)110和有源區(qū)120之間存在刻蝕選擇性的差異。因此，隔離區(qū)110被刻蝕的量少于有源區(qū)120。然而，第一凹槽130的深度d5小于在執(zhí)行等離子體氮化的情況下的第一凹槽130的深度。即，d5小于圖11的dl或圖18的d3。
[0064]例如，在形成第一凹槽130時可以使用干法刻蝕或濕法刻蝕中的至少一個。
[0065]同時，類似于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的在前實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，由于刻蝕停止層205的存在，僅在有源區(qū)120的第一區(qū)I上形成第一凹槽130而不在有源區(qū)120的第二區(qū)II上形成第一凹槽130。如圖27和圖28所示，執(zhí)行等離子體氮化220。等離子體氮化220的使用使得暴露出的隔離區(qū)110的頂表面可以被均勻地氮化為期望厚度。當(dāng)隔離區(qū)110的頂表面被氮化時，暴露出的有源區(qū)120也可被氮化。
[0066]接下來，再次參照圖24，在形成第一凹槽130之后，通過執(zhí)行等離子體氮化來對暴露的隔離區(qū)110的頂表面進(jìn)行氮化(S310)。如圖27和圖28所示，執(zhí)行等離子體氮化220。等離子體氮化220的使用使得暴露的隔離區(qū)110的頂表面能夠被均勻地氮化為期望厚度。當(dāng)隔離區(qū)110的頂表面被氮化時，暴露的有源區(qū)120也可以被氮化。
[0067]如圖29和圖30所示，作為等離子體氮化220的結(jié)果，隔離區(qū)110的頂表面和在有源區(qū)120中形成的第一凹槽130的頂表面被氮化為均一的厚度。在等離子體氮化220中，由于氮化在I軸方向上執(zhí)行而沒有在X軸方向上被執(zhí)行，所以在柵電極結(jié)構(gòu)310和柵隔離物320之下的有源區(qū)120部分沒有被氮化。
[0068]作為等離子體氮化220的結(jié)果，在暴露出的隔離區(qū)110上形成了氮化隔離區(qū)IlOc和110d，并在暴露出的有源區(qū)120上形成了氮化有源區(qū)120c和120d。氮化有源區(qū)120d形成在有源區(qū)120的暴露出的第一區(qū)I上，該暴露出的第一區(qū)I上沒有形成刻蝕停止層200和 205。
[0069]接下來，再次參照圖24，形成第二凹槽140 (S410)。參照圖31和圖32，在第一凹槽130中形成第二凹槽140。這里，由于氮化隔離區(qū)IlOc和IlOd而使隔離區(qū)110不被刻蝕。
[0070]第二凹槽140可以具有西格瑪(Σ )形狀。第二凹槽140的深度d6大于第一凹槽130的深度(圖25的d5)。因此，第二凹槽140具有的體積大于第一凹槽130的體積。
[0071]例如，在形成第二凹槽140時可使用干法刻蝕和/或濕法刻蝕。即使第一凹槽(圖29的130)的頂表面被氮化，氮化有源區(qū)120c和120d仍具有小厚度，使得有源區(qū)120可被刻蝕，從而形成第二凹槽140。
[0072]接下來，再次參照圖24，形成應(yīng)力膜230 (S510)。參照圖33和圖34，可以在第一凹槽130中，即在第二凹槽140中形成應(yīng)力膜230。通過外延生長形成的應(yīng)力膜230的頂表面可以高于氮化隔離區(qū)IlOc和IlOd的頂表面，并且應(yīng)力膜230可以包括SiGe。
[0073]氮化隔離區(qū)IlOc和IlOd的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差h4大于未被氮化的隔離區(qū)110的頂表面與有源區(qū)120的頂表面之間的高度差(圖17的h2)，并且第二凹槽140的內(nèi)部空間足夠大。因此，在應(yīng)力膜230被形成為具有相同體積的情況下，形成在第二凹槽140外的應(yīng)力膜230可以具有減小的尺寸，并且在應(yīng)力膜230之間不會生成橋。最終，在形成第一凹槽130后，即使暴露出的隔離區(qū)110的頂表面和暴露出的有源區(qū)120的頂表面通過執(zhí)行等離子體氮化220而被氮化，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法也可以與根據(jù)在前實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法具有相同的效果。
[0074]圖35是并入了通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件的存儲卡的框圖。
[0075]參照圖35，并入了通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件的存儲器1210可被用于存儲卡1200。存儲卡1200包括用于控制主機(jī)1230與存儲器1210之間的數(shù)據(jù)交換的存儲器控制器1220。SRAM1221可以用作中央處理單元(CPU) 1222的操作存儲器。
[0076]主機(jī)接口( I/F)1223裝備有針對與存儲卡1200連接的主機(jī)1230進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。錯誤校正碼(ECC)單元1224可以檢測并校正從存儲器1210讀取的數(shù)據(jù)中包含的(多個)錯誤位。存儲器I/F1225可以執(zhí)行與存儲器1210的接口。CPU1222執(zhí)行總的控制操作，以交換存儲器控制器1220的數(shù)據(jù)。
[0077]圖36是示出使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實施例的制造方法制造的半導(dǎo)體器件的信息處理系統(tǒng)(1300)的框圖。[0078]參照圖36，信息處理系統(tǒng)1300可以包括通過系統(tǒng)總線1360連接的存儲器系統(tǒng)1310、調(diào)制解調(diào)器1320、中央處理單元(CPU) 1330、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 1340以及用戶接口 1350。存儲器系統(tǒng)1310可以包括存儲器1311和存儲器控制器1312。存儲器系統(tǒng)1310可以配置成與以上參照圖35描述的存儲卡1200基本相同。存儲器系統(tǒng)1310可以存儲由CPU1330處理的數(shù)據(jù)或者從外部裝置提供的數(shù)據(jù)。信息處理系統(tǒng)1300可以應(yīng)用于存儲卡、固態(tài)盤(SSD)、相機(jī)圖像處理器(CIS)和其它各種應(yīng)用芯片集。例如，存儲器系統(tǒng)1310可以配置為采用SSD。在該情況下，信息處理系統(tǒng)1300可以以穩(wěn)定、可靠的方式處理大容量數(shù)據(jù)。
[0079]圖37是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的框圖。
[0080]參照圖37，電子系統(tǒng)1400可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的半導(dǎo)體器件。電子系統(tǒng)1400可以應(yīng)用于個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平板電腦、無線電話、移動電話、數(shù)字音樂播放器、存儲卡、或能夠在無線環(huán)境下發(fā)送和/或接收信息的任何類型的電子裝置。
[0081]電子系統(tǒng)1400可以包括控制器1410、輸入/輸出裝置(I/O) 1420、存儲器1430、和無線接口 1440。這里，存儲器1430可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實施例制造的半導(dǎo)體器件?？刂破?410可以包括微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器、以及能夠執(zhí)行與這些組件的功能類似的功能的邏輯裝置當(dāng)中的至少一種。1/01420可以包括小鍵盤、鍵盤、顯示器等。存儲器1430可以存儲數(shù)據(jù)和/或控制器1410處理的命令。無線接口 1440可以用于將數(shù)據(jù)發(fā)送至通信網(wǎng)絡(luò)或者通過無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。無線接口 1440可以包括天線和/或無線收發(fā)器。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些實施例的電子系統(tǒng)1400可以用在諸如CDMA、GSM、NADC, E-TDMA, WCDMA和CDMA2000之類的第三代移動通信系統(tǒng)。
[0082]盡管已參照示例性實施例示出并描述了本發(fā)明構(gòu)思，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變。因此，期望的是將這些實施例在各方面理解為說明性的而非限制性的，參考所附權(quán)利要求而不是前述描述來表明本發(fā)明構(gòu)思的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟: 通過對形成在具有隔離區(qū)和有源區(qū)的襯底上的刻蝕停止層進(jìn)行圖案化來暴露所述隔離區(qū)和所述有源區(qū)； 通過執(zhí)行等離子體氮化來對暴露出的隔離區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化； 在暴露出的有源區(qū)上形成第一凹槽；以及 在所述第一凹槽內(nèi)形成應(yīng)力膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述應(yīng)力膜包括SiGe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述應(yīng)力膜的步驟包括通過外延生長來形成所述應(yīng)力膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中通過干法刻蝕來形成所述第一凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在執(zhí)行干法刻蝕時，暴露出的隔離區(qū)實質(zhì)上不被刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中通過濕法刻蝕來形成所述第一凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中濕法刻蝕中所使用的蝕刻劑包括HF，并且暴露出的有源區(qū)的刻蝕率高于暴露出的隔離區(qū)的刻蝕率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成所述第一凹槽的步驟之后還包括步驟:在所述第一凹槽內(nèi)形成第二凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在形成所述第一凹槽的步驟之后執(zhí)行對暴露出的隔離區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化的步驟，并且在對暴露出的隔離區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化的步驟之后執(zhí)行所述形成第二凹槽的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有源區(qū)包括第一區(qū)和第二區(qū)，并且在所述第一區(qū)中形成所述應(yīng)力膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一區(qū)包括PMOS區(qū)。
12.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟: 提供襯底，所述襯底具有被隔離區(qū)隔離的第一區(qū)和第二區(qū)； 在所述第二區(qū)上形成刻蝕停止層； 通過執(zhí)行等離子體氮化來對所述隔離區(qū)的頂表面和所述第一區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化； 在所述第一區(qū)內(nèi)形成第一凹槽；以及 在所述第一凹槽內(nèi)形成應(yīng)力膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一區(qū)包括PMOS區(qū)，并且所述第二區(qū)包括NMOS 區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在形成所述第一凹槽的步驟之后，通過執(zhí)行等離子體氮化來對所述隔離區(qū)的頂表面和所述第一區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化，以及 在對所述隔離區(qū)的頂表面和所述第一區(qū)的頂表面進(jìn)行氮化的步驟之后，在所述第一凹槽內(nèi)形成第二凹槽。
15.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟: 提供針對包括有 源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面進(jìn)行的等離子體氮化； 使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕，從而在所述有源區(qū)內(nèi)形成一個比形成在所述隔離區(qū)內(nèi)的更深的凹槽；以及在所述更深的凹槽內(nèi)生長不合并的外延應(yīng)力膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟之前還包括步驟: 在所述有源區(qū)內(nèi)形成第一凹槽，其中使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟包括:在所述第一凹槽內(nèi)形成第二凹槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟之后還包括步驟: 在所述有源區(qū)內(nèi)形成第二凹槽，其中使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟包括:形成第一凹槽，形成所述第一凹槽的位置與形成所述第二凹槽的位置相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟包括:對暴露出的頂表面進(jìn)行干法刻蝕或濕法刻蝕。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使所述包括有源區(qū)和隔離區(qū)的暴露出的頂表面受到刻蝕的步驟包括:使用HF進(jìn)行濕法刻蝕，使得所述有源區(qū)的刻蝕率大于所述隔離區(qū)的刻蝕率。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述更深的凹槽內(nèi)生長不合并的外延應(yīng)力膜的步驟包括:將所述有源區(qū)內(nèi)直接相鄰的各更深的凹槽內(nèi)的外延應(yīng)力膜以彼此相對的方式生長到所述暴露出的頂表面上，使得所述外延應(yīng)力膜彼此分離。
【文檔編號】H01L21/8238GK103943568SQ201310752006
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】車知勛, 白在職, 尹普彥, 尹英相, 韓政男 申請人:三星電子株式會社