专利名称：具有凹陷通道晶体管的半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种存储器件。更具体而言，本发明涉及一种具有凹陷通道区域的半导体器件以及一种用于制造该半导体器件的方法，该凹陷通道区域包含竖直的绝缘体上硅(“SOI”)通道结构。
背景技术：
当单元晶体管的通道长度缩短时，单元通道区域的离子浓度通常会增高，以便维持该单元晶体管的临界电压。该单元晶体管的源极/漏极区域中的电场增强，从而增加了漏电流。这导致DRAM结构的刷新特性劣化。因此，对于其中刷新特性有所改善的半导体器件存在需求。
图1是半导体器件的简化布局。该半导体器件包含有源区101以及栅极区103。该有源区由器件隔离结构130来限定。
图2a至2c是描绘用于制造半导体器件的方法的简化剖视图，其中图2a至2c是沿着图1的线I-I’所获得的剖视图。利用器件隔离掩模(未显示)蚀刻具有垫绝缘膜(未显示)的半导体基板210，以形成限定鳍式有源区220的沟槽(未显示)。将用于器件隔离的绝缘膜(未显示)形成为填充该沟槽。将该用于器件隔离的绝缘膜进行抛光直到该垫绝缘膜露出，从而形成器件隔离结构230。去除该垫绝缘膜以露出该鳍式有源区220的顶面。
参照图2b，利用凹形栅极掩模(未显示)蚀刻出该器件隔离结构230的预定厚度，该凹形栅极掩模限定图1中所示的栅极区103，使得该鳍式有源区220的上部突出在器件隔离结构230之上。
参照图2c，将栅极绝缘膜260形成于突出的鳍式有源区220之上。将栅极结构295形成于图1中所示的栅极区103的栅极绝缘膜260之上，以填充该突出的鳍式有源区220，其中该栅极结构295包括栅极电极265与栅极硬掩模层图案290的叠层结构。
图3是描绘半导体器件的简化剖视图。如果将高于临界电压的电压施加至栅极，则反转层IL以及耗尽区DR形成于栅极绝缘膜360之下的半导体基板中。
根据上述用于制造半导体器件的传统方法，必须调整例如栅极电位以及单元通道结构的离子浓度等器件特性，以确保该器件具有所要的关断特性，这造成从存储节点至半导体基板的本体的漏电流增加。于是，由于漏电流增加的缘故，难以获得适当的器件刷新特性。
发明内容
本发明的实施例涉及一种具有凹陷通道晶体管的半导体器件，该凹陷通道晶体管具有增大的通道区域。根据一个实施例，该凹陷通道晶体管设置有包含竖直的绝缘体上硅(“SOI”)通道结构的凹陷通道区域。
在本发明的一个实施例中，半导体器件包括器件隔离结构，其形成于半导体基板中以限定有源区，该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；凹陷通道区域，其形成于该有源区之下的该半导体基板中，该凹陷通道区域具有竖直的绝缘体上硅(“SOI”)通道结构，该SOI通道结构形成于沿着栅极区纵向的器件隔离结构的侧壁处；栅极绝缘膜，其形成于包含该凹陷通道区域的半导体基板之上；以及栅极电极，其形成于该栅极绝缘膜之上以填充该凹陷通道区域。
根据本发明的另一实施例，用于制造半导体器件的方法包括在半导体基板中形成器件隔离结构以形成有源区，该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；在该半导体基板和该器件隔离结构之上形成硬掩模层图案，该硬掩模层图案限定凹形栅极区；在该凹形栅极区的侧壁处形成凹陷通道间隙壁；通过利用该凹陷通道间隙壁和该硬掩模层图案作为蚀刻掩模，蚀刻在该凹形栅极区的底部露出的半导体基板以形成凹陷部，其中该凹陷部包含具有竖直的绝缘体上硅(“SOI”)通道结构的凹陷通道区域，该SOI通道结构形成于沿着该栅极区纵向的器件隔离结构的侧壁处；除去该凹陷通道间隙壁和硬掩模层图案以露出该半导体基板；在该露出的半导体基板之上形成栅极绝缘膜；以及形成栅极结构，其包含栅极硬掩模层图案与栅极电极的叠层结构，该栅极结构填充该栅极区的栅极绝缘膜之上的凹陷通道区域。
图1是传统半导体器件的简化布局。
图2a至2c是描绘用于制造半导体器件的传统方法的简化剖视图。
图3是传统半导体器件的简化剖视图。
图4是根据本发明一个实施例的半导体器件的简化布局。
图5与6是根据本发明一个实施例的半导体器件的简化剖视图。
图7a至7i是描绘根据本发明一个实施例的用于制造半导体器件的方法的简化剖视图。
图8a至8d是描绘根据本发明另一实施例的用于制造半导体器件的方法的简化剖视图。
具体实施例方式
本发明涉及具有凹陷通道晶体管的半导体器件，该凹陷通道晶体管具有包含竖直的SOI通道结构的凹陷通道区域。该凹陷通道晶体管具有有源区，该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；凹陷通道区域，该凹陷通道区域具有竖直的SOI通道结构，该竖直的SOI通道结构形成于沿着栅极区纵向的该器件隔离结构的侧壁处；以及栅极结构，该栅极结构填充凹陷通道区域。于是，该凹陷通道晶体管由于降低从存储节点流向半导体基板的本体的漏电流而提供显著改善的刷新特性，并且因为有充分确保的通道区域而提供改善的短通道效应(“SCE”)。
图4是根据本发明一个实施例的半导体器件的简化布局。该半导体器件包含有源区401以及栅极区403。器件隔离结构430限定该有源区401。
图5是根据本发明一个实施例的半导体器件的简化剖视图，其中图5(i)是沿着根据图4的线I-I’的横向所获得的剖视图，并且图5(ii)是沿着根据图4的线II-II’的纵向所获得的剖视图。器件隔离结构530限定图4中所示的有源区401，该有源区401在其侧壁的下部具有凹陷区域。该凹陷区域包含图6中所示的存储节点接面区域607的一部分以及在半导体基板510之下与该存储节点接面区域607相邻的通道区域609。凹陷通道区域(未显示)包含竖直的绝缘体上硅(“SOI”)通道结构555，该SOI通道结构555形成于沿着图4中所示栅极区403纵向的两个器件隔离结构530的侧壁处。栅极绝缘膜560形成于图4中所示的包含该凹陷通道区域的有源区401之上。栅极结构595形成于图4中所示栅极区403的栅极绝缘膜560之上，以填充该凹陷通道区域。在此，该栅极结构595包含栅极电极565与栅极硬掩模层图案590的叠层结构。该栅极电极565包含下部栅极电极570与上部栅极电极580的叠层结构。在本发明的一个实施例中，该栅极绝缘膜560利用O2、H2O、O3及其组合而形成，该栅极绝缘膜560的厚度范围是从大约1nm至大约10nm。此外，该下部栅极电极570包含掺杂有例如P或B杂质的多晶硅。该上部栅极电极580包含选自钛(Ti)层、氮化钛(TiN)膜、钨(W)层、铝(Al)层、铜(Cu)层、硅化钨(WSix)层及其组合所构成的群组中之一。在另一实施例中，该栅极绝缘膜560选自氮化硅膜、氧化铪膜、氧化铝膜、氧化锆膜、氮化硅膜及其组合所构成的群组中之一，该栅极绝缘膜560的厚度范围是从大约1nm至大约20nm。
图6是根据本发明一个实施例的半导体器件的立体剖视图。该图显示凹陷通道区域，该凹陷通道区域包含图4中所示的有源区401以及图5中所示的竖直的SOI通道结构555，该有源区401在其侧壁的下部具有凹陷区域。在此，该凹陷区域包含存储节点接面区域607的一部分以及与该存储节点接面区域607相邻的通道区域609。
参照图6，深度D是从该存储节点接面区域607下方的半导体基板610至该凹陷通道区域的底部的深度。该距离D至少为0(即0≤D＜H)，以避免从存储节点至半导体基板610的本体的直接连接。即使该距离D小于0(即-1/2T≤D＜0)，仍然可预期避免结电容及结漏电流，这是因为该存储节点接面区域607之下的半导体基板610是凹陷的。距离X是半导体基板610沿着图4中所示有源区401的纵向被除去的距离。该距离X包含存储节点接面区域607的一部分以及与该存储节点接面区域607相邻的通道区域609。此外，该距离X可以从存储节点接面区域607延伸到相邻的通道区域609。深度T是存储节点接面区域607的半导体基板610的深度。事实上，该深度T与图5中所示竖直的SOI通道结构555的深度相同。于是，可以考虑通道区域的尺寸或操作电流量来调整该深度T。深度H是图4中所示有源区401之下的凹陷半导体基板610的深度。深度H至少大于深度D。
在本发明的一个实施例中，该存储节点并未直接连接半导体基板610的本体，以避免栅极感应的漏极泄漏(“GIDL”)电流流入该半导体基板610的本体，该GIDL电流由于该存储节点和栅极电压而产生。于是，可以避免降低存储节点中所存储的电荷。此外，将栅极通道形成于图5中所示的竖直的SOI通道结构555处，以便改善例如短通道效应(“SCE”)、体效应以及操作电流等器件特性。于是，可预期会改善该器件的刷新特性。
图7a至7i是描绘根据本发明一个实施例的用于制造半导体器件的方法的简化剖视图，其中图7a(i)至7i(i)是沿着根据图4的线I-I’的横向所获得的剖视图，而图7a(ii)至7i(ii)是沿着根据图4的线II-II’的纵向所获得的剖视图。将垫氧化物膜713以及垫氮化物膜715形成于半导体基板710之上。利用器件隔离掩模(未显示)作为蚀刻掩模而蚀刻该垫氮化物膜715、垫氧化物膜713以及半导体基板710，以形成限定图4中所示有源区401的第一沟槽717。将第一绝缘膜(未显示)形成于所产生物的整个表面上(即，在该第一沟槽717以及半导体基板710之上)。蚀刻该第一绝缘膜，以便在该第一沟槽717的侧壁处形成第一间隙壁733。在本发明的一个实施例中，该第一绝缘膜从氮化硅膜、氧化硅膜、硅膜及其组合所构成的群组中选出，其借助化学气相沉积(“CVD”)方法或原子层沉积(“ALD”)方法来形成。该第一绝缘膜的厚度范围是从大约1nm至100nm。此外，用于该第一绝缘膜的蚀刻工序借助干式蚀刻方法而执行。具体地说，用于形成该第一间隙壁733的蚀刻工序借助等离子蚀刻方法而执行，该等离子蚀刻方法利用选自CxFyHz、O2、HCl、Ar、He及其组合所构成的群组中之一。
参照图7b，蚀刻在该第一沟槽717之下露出的半导体基板710，以便形成第二沟槽723，该第二沟槽723包含底切空间740，在该底切空间中，预定区域之下的半导体基板710被除去。在本发明的一个实施例中，用于形成该第二沟槽723的蚀刻工序是通过如下方式而执行的，即，将该第一沟槽717之下露出的半导体基板710暴露于HCl及H2的混合气体的氛围下并且处于大约500℃至大约1000℃的温度范围内。此外，该预定区域包含存储节点接面区域607的一部分以及与该存储节点接面区域607相邻的通道区域609。在此，在用于半导体基板710的除去工序期间，该底切空间740由于根据硅晶面的不同蚀刻速率而形成。具体地说，由于半导体基板710沿着图4中所示有源区401的纵向的蚀刻速率比任何晶面的蚀刻速率相对更快，因此可以形成底切空间740，在底切空间740中，该预定区域之下的半导体基板710被除去。
参照图7c，除去该第一间隙壁733。用于器件隔离的绝缘膜(未显示)形成为填充包含该底切空间740的第二沟槽723。将该用于器件隔离的绝缘膜进行抛光，直到该垫氮化物膜715露出，从而形成器件隔离结构730。在本发明的一个实施例中，在没有用于该第一间隙壁733的除去工序的条件下，该用于器件隔离的绝缘膜可以形成为填充包含该底切空间740的第二沟槽723。此外，热氧化物膜(未显示)可以进一步形成于该器件隔离结构730与包含该底切空间740的第二沟槽723的交界处。在此，该半导体基板710暴露于选自H2O、O2、H2、O3及其组合所构成的群组的气体并且在大约200℃至大约1000℃的温度范围内，以便形成该热氧化物膜。在另一实施例中，该用于器件隔离的绝缘膜是借助高密度等离子(“HDP”)方法或CVD方法而由氧化硅膜所形成的。此外，用于形成该器件隔离结构730的抛光工序借助化学机械平坦化(“CMP”)方法而执行。
参照图7d，除去该垫氮化物膜715。将硬掩模层725形成于所产生物的整个表面上(即，在该器件隔离结构730及半导体基板710之上)。在本发明的一个实施例中，用于该垫氮化物膜715的除去工序借助湿式蚀刻方法而执行，该湿式蚀刻方法利用加热的H3PO4。该硬掩模层725选自多晶硅层、非晶碳膜、氮化物膜、SiON膜及其组合所构成的群组，其具有相对于该器件隔离结构730差异较大的蚀刻选择性。
参照图7e与7f，利用对应于图4中所示栅极区403的凹形栅极掩模(未显示)作为蚀刻掩模而蚀刻该硬掩模层725，以便形成凹形栅极区735。将第二绝缘膜743形成于所产生物的整个表面上(即，在该硬掩模层725及凹形栅极区735之上)。在本发明的一个实施例中，该第二绝缘膜743由氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅层及其组合所构成的群组所形成，该第二绝缘膜743的厚度范围是从大约1nm至大约50nm。该第二绝缘膜743借助CVD方法而形成，该CVD方法利用选自SiH4、O2、Si(OC2H5)4、SiH2Cl2、NH3、N2、H3及其组合所构成的群组的气体源。
参照图7g与7h，蚀刻该第二绝缘膜743，以便在该凹形栅极区735的侧壁处形成第二间隙壁745。利用该第二间隙壁745作为蚀刻掩模而蚀刻该垫氧化物膜713以及在该凹形栅极区735之下露出的半导体基板710，以形成凹陷部750。在此时，竖直的SOI通道结构755形成于沿着图4中所示栅极区403纵向的该凹陷部750中的两个器件隔离结构730的侧壁处。在本发明的一个实施例中，用于该第二绝缘膜743的蚀刻工序借助等离子蚀刻方法而执行，该等离子蚀刻方法利用选自CxFyHz、O2、HCl、Ar、He及其组合所构成的群组的气体。此外，用于形成该凹陷部750的蚀刻工序借助等离子蚀刻方法而执行。
参照图7i，除去该第二间隙壁745、硬掩模层725以及垫氧化物膜713，以露出包含该凹陷部750的半导体基板710。将栅极绝缘膜760形成于该露出的半导体基板710之上。下部栅极导电层(未显示)形成为填充该凹陷部750。上部栅极导电层(未显示)以及栅极硬掩模层(未显示)形成于该下部栅极导电层之上。该栅极硬掩模层、上部栅极导电层、下部栅极导电层以及栅极绝缘膜760利用栅极掩模(未显示)来形成图案以形成栅极结构795，该栅极结构795包含栅极电极765与栅极硬掩模层图案790的叠层结构。在本发明的一个实施例中，可以在用于形成该栅极绝缘膜760的工序之前另外执行如下工序，即，利用包含HF的溶液来清洗该露出的半导体基板710的表面。此外，该栅极绝缘膜760利用选自O2、H2O、O3及其组合所构成的群组中之一而形成，其中该栅极绝缘膜760的厚度范围是从大约1nm至大约10nm。在另一实施例中，该下部栅极导电层由掺杂有包含P或B的杂质的多晶硅层所形成。在此，该掺杂的多晶硅层可以通过将杂质离子植入未掺杂的多晶硅层中或者通过利用硅气体源以及包含P或B的杂质气体源而形成。此外，该上部栅极导电层选自钛(Ti)层、氮化钛(TiN)膜、钨(W)层、铝(Al)层、铜(Cu)层、硅化钨(WSix)层及其组合所构成的群组。在其它实施例中，该栅极绝缘膜760选自氧化硅膜、氧化铪膜、氧化铝膜、氧化锆膜、氮化硅膜及其组合所构成的群组，其中该栅极绝缘膜760的厚度范围是从大约1nm至大约20nm。在另一方面，为了增加该器件的有效通道长度，利用在该栅极结构795两侧露出的半导体基板710作为晶种层来生长硅层(未显示)，其中该硅层的厚度范围是从大约200至大约1000。将杂质离子植入该生长的硅层中以形成源极/漏极区域。因此，在通道区域与源极/漏极区域之间存在高度差。
此外，可以执行如下后续工序，例如用于形成栅极间隙壁的工序、用于形成连接插塞(landing plug)的工序、用于形成位线触点(bit line contact)及位线的工序、用于形成电容器的工序以及用于形成互连电路的工序。
图8a至8d是描绘根据本发明另一实施例的用于制造半导体器件的方法的简化剖视图。在该方法中，凹陷区域中位于有源区的侧壁下部的半导体基板将在后续的工序中被除去，该凹陷区域由SiGe层所形成，以便于容易地除去对应于凹陷区域的半导体基板。在此，图8a(i)至8d(i)是沿着根据图4的线I-I’的横向所获得的剖视图，并且图8a(ii)至8d(ii)是沿着根据图4的线II-II’的纵向所获得的剖视图。
参照图8a，在半导体基板810的表面上执行清洗工序。SiGe层819形成于该半导体基板810之上。利用覆盖该凹陷区域的掩模(未显示)选择性地除去该SiGe层819，以露出该半导体基板810。利用该露出的半导体基板810作为晶种层而形成硅层821，以填充该SiGe层819。将垫氧化物膜813以及垫氮化物膜815形成于该硅层821之上。在本发明的一个实施例中，用于该SiGe层819的除去工序借助干式蚀刻方法而执行。此外，该凹陷区域包含图6中所示的存储节点接面区域607的一部分以及沿着图4中所示有源区401的纵向与该存储节点接面区域607相邻的通道区域609。
参照图8b与8c，利用器件隔离掩模(未显示)蚀刻该垫氮化物膜815、垫氧化物膜813、硅层821以及半导体基板810，以形成限定图4中所示的有源区401的沟槽。在此时，该SiGe层819在该沟槽817的侧壁处露出。蚀刻在该沟槽817的侧壁处露出的SiGe层，以形成底切空间840。在本发明的一个实施例中，由于该SiGe层819的蚀刻速率比半导体基板810的蚀刻速率相对更快，因此可以形成该底切空间840。此外，该SiGe层819的蚀刻速率相对于半导体基板810的蚀刻速率的比率至少为10。
参照图8d，用于器件隔离的绝缘膜(未显示)形成为填充包含该底切空间840的沟槽817。将该用于器件隔离的绝缘膜进行抛光，直到该垫氮化物膜815露出，从而形成器件隔离结构830。在本发明的一个实施例中，热氧化物膜(未显示)可以进一步形成于该器件隔离结构830与包含该底切空间840的沟槽817的交界处。在此，该半导体基板810暴露于选自H2O、O2、H2、O3及其组合所构成的群组的气体并且处于大约200℃至大约1000℃的温度范围内，以形成该热氧化物膜。此外，可以借助图7d至7i中所示的用于制造半导体器件的方法来执行后续的工序。
如上所述，具有该有源区和凹陷通道区域的半导体器件以及用于制造该半导体器件的方法可以获得相对较大的驱动电流，其中该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域，该凹陷通道区域包含竖直的SOI通道结构。此外，该存储节点之下的半导体基板被除去，以避免该存储节点与该半导体基板的本体之间的直接接触，从而在结构上降低从该存储节点流向该本体的漏电流。于是，对于该器件的刷新特性有显著的改良。此外，由于该半导体器件具有包含该竖直SOI通道结构的凹陷通道区域，因此其可以容易地应用到根据设计规则缩小的半导体器件。由于漏极电压、短通道效应、体效应以及栅极通/断特性所造成的临界电压降低都可以因为该SOI结构而获得改善。根据本发明，无论半导体器件是否根据设计规则缩小，该半导体器件都具有能够确保相当大的器件通道区域的可扩展性。可以使用传统的栅极掩模形成该凹形栅极区。于是，可以节省加工成本。简单的加工过程使得减少缺陷器件的数目。
本发明的上述实施例是示例性的而非限制性的。各种的替代形式及等同实施例都是可行的。本发明并不限于在此所述的沉积、蚀刻抛光以及图案化步骤的类型。本发明也不限于任何特定类型的半导体器件。例如，本发明可以应用于动态随机存取存储器(DRAM)或非易失存储器中。考虑到本发明所公开的内容，其它的增加、减少或修改显而易见并且位于所附权利要求书的范围内。
本申请要求2006年4月28日提交的韩国专利申请号10-2006-0038825的优先权，该韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
权利要求
1.一种半导体器件，其包括器件隔离结构，其形成于半导体基板中以限定有源区，所述有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；凹陷通道区域，其形成于所述有源区之下的所述半导体基板中，所述凹陷通道区域具有竖直的SOI通道结构，所述SOI通道结构形成于沿着栅极区纵向的所述器件隔离结构的侧壁处；栅极绝缘膜，其形成于包含所述凹陷通道区域的所述半导体基板之上；以及栅极电极，其形成于所述栅极绝缘膜之上以填充所述凹陷通道区域。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述凹陷通道区域包含存储节点区域的一部分以及沿着所述有源区的纵向与所述存储节点区域相邻的通道区域。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括形成于硅层上的源极/漏极区域，所述硅层通过利用所述栅极电极两侧的半导体基板作为晶种层来生长。
4.一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括在半导体基板中形成器件隔离结构以形成有源区，所述有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；在所述半导体基板和所述器件隔离结构之上形成硬掩模层，所述硬掩模层限定凹形栅极区；在所述凹形栅极区的侧壁处形成凹陷通道间隙壁；通过利用所述些凹陷通道间隙壁和所述硬掩模层作为蚀刻掩模，蚀刻在所述凹形栅极区的底部露出的半导体基板以形成凹陷部，其中所述凹陷部包含具有竖直的SOI通道结构的凹陷通道区域，所述SOI通道结构形成于沿着所述栅极区纵向的所述器件隔离结构的侧壁处；除去所述凹陷通道间隙壁和所述硬掩模层以露出所述半导体基板；在所述露出的半导体基板之上形成栅极绝缘膜；以及形成栅极结构，其包含栅极硬掩模层图案与栅极电极的叠层结构，所述栅极结构填充所述栅极区的栅极绝缘膜之上的凹陷通道区域。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述形成器件隔离结构的步骤包括蚀刻具有垫氧化物膜和垫氮化物膜的半导体基板的预定区域，以形成限定有源区的沟槽；在包含所述沟槽的半导体基板之上形成第一绝缘膜；蚀刻所述第一绝缘膜以在所述沟槽的侧壁处形成第一间隙壁；利用所述第一间隙壁作为蚀刻掩模来蚀刻在所述沟槽的底部露出的半导体基板，以形成底切空间，在所述底切空间中，所述半导体基板被除去；以及形成所述器件隔离结构，其填充包含所述底切空间的沟槽。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一绝缘膜从氮化硅膜、氧化硅膜、硅膜及其组合所构成的群组中选出，其中所述第一绝缘膜的厚度范围是从大约1nm至大约100nm。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一绝缘膜通过CVD方法或ALD方法而形成。
8.根据权利要求5所述的方法，其中用于形成所述第一间隙壁的蚀刻工序借助等离子蚀刻方法而执行，所述等离子蚀刻方法利用选自CxFyHz、O2、HCl、Ar、He及其组合所构成的群组的气体。
9.根据权利要求5所述的方法，其中蚀刻在所述第一沟槽之下露出的半导体基板以形成第二沟槽，所述第二沟槽包含底切空间，在所述底切空间中，预定区域之下的半导体基板被除去。
10.根据权利要求9所述的方法，其中用于形成所述第二沟槽的蚀刻工序通过如下方式执行，即，将所述第一沟槽之下露出的半导体基板暴露于HCl及H2的混合气体的氛围下并且处于大约500℃至大约1000℃的温度范围内。
11.根据权利要求4所述的方法，其中形成所述器件隔离结构的步骤包含借助CMP方法进行抛光。
12.根据权利要求5所述的方法，其中用于形成所述底切空间的蚀刻工序利用HCl与H2的混合气体并且在大约500℃至大约1000℃的温度范围内执行。
13.根据权利要求5所述的方法，还包括除去所述垫氮化物膜。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用于所述垫氮化物膜的除去工序借助湿式蚀刻方法而执行，所述湿式蚀刻方法利用H3PO4。
15.根据权利要求4所述的方法，其中形成所述器件隔离结构的步骤包括在所述半导体基板之上形成SiGe层；除去所述SiGe层的预定区域以露出所述半导体基板；利用所述露出的半导体基板作为晶种层来生长硅层以填充所述SiGe层；在所述硅层之上形成垫氧化物膜和垫氮化物膜；利用器件隔离掩模来蚀刻所述垫氮化物膜、垫氧化物膜、硅层、SiGe层和半导体基板，以形成限定所述有源区的沟槽，其中所述SiGe层在所述沟槽的侧壁处露出；除去在所述沟槽的侧壁处露出的所述SiGe层以形成所述有源区之下的底切空间；以及形成所述器件隔离结构，其填充包含所述底切空间的所述沟槽。
16.根据权利要求15所述的方法，其中用于所述SiGe层的除去工序借助干式蚀刻方法而执行。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述SiGe层的蚀刻速率至少为所述半导体基板的蚀刻速率的十倍。
18.根据权利要求4所述的方法，其中所述凹陷通道区域包含存储节点区域的一部分以及沿着所述有源区的纵向与所述存储节点区域相邻的通道区域。
19.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述半导体基板与所述器件隔离结构的交界处形成热氧化物膜。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述热氧化物膜通过利用选自H2O、O2、H2、O3及其组合所构成的群组的混合气体并且在大约200℃至大约1000℃的温度范围内而形成。
21.根据权利要求4所述的方法，其中所述硬掩模层包括选自多晶硅层、非晶碳膜、氮化物膜、SiON膜及其组合所构成的群组中之一。
22.根据权利要求4所述的方法，其中第二绝缘膜形成于所述硬掩模层和所述凹形栅极区的整个表面上，并且由氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅层及其组合所构成的群组所形成，其中所述第二绝缘膜的厚度范围是从大约1nm至大约50nm。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第二绝缘膜借助CVD方法而形成，所述CVD方法利用选自SiH4、O2、Si(OC2H5)4、SiH2Cl2、NH3、N2及其组合所构成的群组的气体源。
24.根据权利要求22所述的方法，其中用于所述第二绝缘膜的蚀刻工序借助等离子蚀刻方法而执行，所述等离子蚀刻方法利用选自CxFyHz、O2、HCl、Ar、He及其组合所构成的群组的气体。
25.根据权利要求4所述的方法，其中所述栅极绝缘膜通过利用选自O2、H2O、O3及其组合所构成的群组的气体而形成，其中所述栅极绝缘膜的厚度范围是从大约1nm至大约10nm。
26.根据权利要求4所述的方法，其中所述栅极绝缘膜从氧化硅膜、氧化铪膜、氧化铝膜、氧化锆膜、氮化硅膜及其组合所构成的群组中选出，其中所述栅极绝缘膜的厚度范围是从大约1nm至大约20nm。
27.根据权利要求4所述的方法，其中所述栅极电极包含下部栅极电极以及上部栅极电极的叠层结构，其中所述下部栅极电极包括掺杂有包含P或B的杂质离子的多晶硅层，并且所述上部栅极电极包括选自Ti层、TiN层、W层、Al层、Cu层、WSix层及其组合所构成的群组中之一。
28.根据权利要求4所述的方法，还包括通过利用所述栅极结构两侧的半导体基板作为晶种层来形成硅层；以及将杂质离子植入所述硅层中，以形成源极/漏极区域。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述硅层的厚度范围是从大约200至大约1000。
全文摘要
本发明公开一种具有凹陷通道晶体管的半导体器件和一种用于制造该半导体器件的方法。所述半导体器件包括器件隔离结构，其形成于半导体基板中以限定有源区，该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；以及凹陷通道区域，其形成于该有源区之下的半导体基板中。所述方法包括在半导体基板中形成器件隔离结构以形成有源区，该有源区在其侧壁的下部具有凹陷区域；将栅极绝缘膜形成于包含该凹陷通道区域的半导体基板之上；以及将栅极电极形成于该栅极绝缘膜之上以填充该凹陷通道区域。
文档编号H01L21/336GK101064342SQ200610145909
公开日2007年10月31日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年4月28日
发明者郑星雄, 李相敦 申请人:海力士半导体有限公司