具有球形凹陷栅极的半导体器件的制造方法
专利汇可以提供具有球形凹陷栅极的半导体器件的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种制造 半导体 器件的方法，包括：蚀刻部份衬底以形成凹陷；将 聚合物 层填入所述凹陷的下部；在所述凹陷下部上方的凹陷上形成 侧壁 间隔物；移除所述聚合物层；和 各向同性蚀刻 所述凹陷下部以形成球形凹陷。，下面是具有球形凹陷栅极的半导体器件的制造方法专利的具体信息内容。
1.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：
蚀刻部分衬底以形成凹陷；
形成填充所述凹陷的下部的聚合物层；
在第一凹陷的下部上方的凹陷侧壁上形成侧壁间隔物；
移除所述聚合物层；和
各向同性蚀刻所述凹陷的下部以形成球形第二凹陷。
2.权利要求1的方法，其中形成聚合物层包括：
形成填充衬底上方的凹陷的聚合物层；和
实施回蚀刻过程，使得所述聚合物层残留在所述凹陷的下部。
3.权利要求2的方法，其中所述聚合物层包括含有至少80％的碳的聚合 物。
4.权利要求3的方法，其中所述聚合物层包括无定形碳。
5.权利要求4的方法，其中实施回蚀刻过程包括向所述聚合物层供应氧气 与氮气的气体混合物，其流量在约10sccm至约1000sccm的范围内。
6.权利要求1的方法，其中所述聚合物层具有比侧壁间隔物和衬底更高的 蚀刻选择性，以利于移除所述聚合物层。
7.权利要求6的方法，其中移除聚合物层包括向所述聚合物层供应氧等离 子体。
8.权利要求1的方法，其中形成凹陷包括：
在衬底上方顺序形成硬掩模层和抗反射涂层；
在抗反射涂层上方形成光刻胶图案，以暴露出待形成凹陷处的区域；
利用光刻胶图案作为蚀刻掩模来蚀刻抗反射涂层和硬掩模层；和
使用硬掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻衬底，从而形成凹陷。
9.权利要求8的方法，其中所述硬掩模图案包括电介质基硬掩模图案和 多晶硅基硬掩模图案的堆叠结构。
10.权利要求1的方法，其中所述侧壁间隔物包括氮化物基材料。
11.权利要求1的方法，其中所述凹陷的侧壁具有垂直轮廓。
12.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：
蚀刻部分衬底以形成具有上部和下部的凹陷；
形成填充所述凹陷的下部并同时暴露出所述凹陷的上部的聚合物层；
在所述凹陷的上部侧壁上形成膜；
移除所述聚合物层以暴露出所述凹陷的下部；和
各向同性蚀刻暴露的第一凹陷的下部，以形成球形第二凹陷；
其中，所述凹陷的上部侧壁上的膜防止在所述暴露的下部被各向同性 蚀刻的同时所述凹陷的上部侧壁被蚀刻。
技术领域
本发明涉及制造半导体器件的方法，更具体涉及制造具有球形凹陷栅 极的半导体器件的方法。
背景技术
图1A和1B是示出制造具有球形凹陷栅极的半导体器件的传统方法的 剖面图。如图1A所示，各自暴露出待形成凹陷的区域的垫氧化物层12和 硬掩模13形成在衬底11上，使用硬掩模13作为蚀刻掩模来蚀刻衬底11 以形成多个具有垂直轮廓的第一凹陷14。在形成第一凹陷14的同时，可 能在第一凹陷14的侧壁(即结区)上发生等离子体损伤A1。
如图1B所示，第一凹陷14下方的衬底11经历各向同性蚀刻过程而 形成多个具有圆形轮廓的第二凹陷15。在形成第二凹陷15的同时，也可 能在结区上产生等离子体损伤A2。
图2是示出具有传统球形凹陷栅极的半导体器件的透射电子显微图 (TEM)。衬底的给定部份选择性地经历等离子体蚀刻过程而形成具有球形 凹陷栅极100的半导体器件，具有球形凹陷栅极100的半导体器件具有增 加的通道长度，使得结区不会缩小。
由于使用等离子体干蚀刻过程形成球形凹陷栅极100，因此可能产生 两次等离子体损伤。等离子体损伤会降低晶体管的质量。如果在蚀刻过程 中聚合物沉积在凹陷的下部上，则球形凹陷栅极100的形成尺寸可能小于 所需尺寸。或者，球形凹陷栅极100可能完全不形成。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括： 蚀刻部分衬底以形成凹陷；将聚合物层填入凹陷的下部；在凹陷的下部上 方的凹陷侧壁上形成侧壁间隔物；移除聚合物层；和各向同性蚀刻凹陷的 下部以形成球形凹陷。
根据本发明的另一方面，提供一种制造半导体器件的方法。该方法包 括：蚀刻部份衬底以形成具有上部和下部的凹陷；形成填充凹陷下部的同 时暴露出凹陷上部的聚合物层；在凹陷上部的侧壁上形成膜；移除聚合物 层以暴露出凹陷的下部；和各向同性蚀刻所暴露的第一凹陷的下部以形成 球形第二凹陷。凹陷上部侧壁上的膜防止在各向同性蚀刻所暴露的凹陷下 部的同时凹陷的上部被蚀刻。
附图说明
图1A和1B图是示出制造具有传统球形凹陷栅极的半导体器件的方法 的剖面图。
图2是示出传统球形凹陷栅极的透射电子显微图。
图3A至3F是示出根据本发明实施方案的制造具有球形凹陷栅极的半 导体器件的方法的剖面图。
具体实施方式
硬掩模层33形成在衬底31上方，硬掩模层33由包括第一硬掩模层 33A和第二硬掩模层33B的堆叠结构所形成。第一硬掩模层33A可包括电 介质基硬掩模层，第二硬掩模层33B可包括硅基硬掩模层。具体而言，第 一硬掩模层33A使用电介质材料薄薄地形成，该电介质材料可包括氮化物 层或氧化物层。第二硬掩模层33B可包括多晶硅。
如果只有第二硬掩模层33B形成为硬掩模层，则衬底31和第二硬掩 模层33B可能不容易相互分离。结果，当在第一凹陷形成后移除第二硬掩 模层33B时，衬底31的某一部份可能受损伤。因此，使硬掩模层33形成 堆叠结构。
抗反射涂层34形成在硬掩模层33上方以在形成后续光刻胶图案的曝 光过程中防止反射。抗反射涂层34可包括有机材料，光刻胶图案35形成 在抗反射涂层34的上方，光刻胶图案35暴露出将要形成后续第一凹陷的 区域。光刻胶图案35可包括环烯烃-马来酸酐或丙烯酸酯基聚合物。实施 使用ArF的曝光过程，以形成条形或T形的光刻胶图案35。
如图3B所示，使用光刻胶图案35作为蚀刻掩模来蚀刻抗反射涂层34 和硬掩模层33。移除光刻胶图案35及抗反射涂层34。通过硬掩模层33 的蚀刻而形成硬掩模图案33C(包括第一硬掩模图案33A1和第二硬掩模图 案33B1)。
使用硬掩模图案33C作为蚀刻掩模来蚀刻衬底31以形成多个第一凹 陷36。该图案化衬底标识为附图标记31A。各个第一凹陷36都具有垂直 轮廓，并且几乎形成至最终凹陷深度H。最终凹陷深度H包括上衬底部份 的深度H2以及下衬底部份的另一深度H1，此二处都将形成球形第二凹陷。 通过使用溴化氢(HBr)的等离子体干蚀刻过程来实施衬底31的蚀刻以形成 第一凹陷36。在该干蚀刻过程中，第一聚合物37A可被产生并沉积在第一 凹陷36的底部上方。在形成第一凹陷36的同时，可能会在结区(即第一凹 陷36的侧壁)上产生等离子体损伤A1。
如图3C所示，第二聚合物37B沉积在第一凹陷36下部的上方。第二 聚合物37B可包括含有至少约80％的碳的碳基材料。第二聚合物37B可 包括无定形碳。
为了形成第二聚合物37B，聚合物层被形成在硬掩模图案33C上方并 填充第一凹陷36。实施回蚀刻过程，使得第二聚合物37B残留在第一凹陷 36的下部中。该回蚀刻过程使用流量为约10sccm至约1000sccm的氧气(O2) 与氮气(N2)的气体混合物来实施。
实施所述回蚀刻过程直到第二聚合物37B层仅残留在待形成球形第二 凹陷的部分第一凹陷36中。用以蚀刻第二聚合物37B的O2与N2的气体 混合物具有比其它层(例如，硬掩模图案33C与图案化衬底31A)更高的蚀 刻选择性。结果，实施所述回蚀刻过程并不损伤下层。
如图3D所示，间隔物38形成在硬掩模图案33C的侧壁上方和第一凹 陷36保留垂直轮廓处(即沿着深度H2)的衬底部分的侧壁上方。形成间隔 物38是为了防止在实施等离子体干蚀刻过程以形成球形第二凹陷时对于 第一凹陷36侧壁的损伤。在包括第一凹陷36的表面上方形成绝缘层。实 施回蚀刻过程以形成间隔物38。间隔物38可以包括氮化物层。
如图3E所示，沉积在第一凹陷36下部中的第二聚合物37B经过利用 氧等离子体的剥除过程而被移除。第一凹陷36形成期间所产生的第一聚合 物37A也可随着第二聚合物37B的移除而同时被移除。
在移除第二聚合物37B之后，间隔物38仅残留在第一凹陷36的上部 的侧壁上方。间隔物38并不延伸至待形成球形第二凹陷处的第一凹陷36 下部。因此，第一凹陷36的下部侧壁不会被覆盖。因此，可很容易地实施 将第一凹陷36转变为球形第二凹陷的后续蚀刻过程。
如图3F所示，第一凹陷36的下部被各向同性蚀刻而变得比第一凹陷 36的上部36A更圆及更宽。附图标记36B代表由于各向同性蚀刻导致圆 滑和更宽的第一凹陷36的下部(即球形第二凹陷)。
在形成第一凹陷36的加宽下部36B的各向同性蚀刻过程中，间隔物 38残留在第一凹陷36的上部上。结果，第一凹陷36的上部得到保护。因 此，防止在实施等离子体干蚀刻过程时经常发生的等离子体损伤。由于在 同时移除第一聚合物37A与第二聚合物37B时实施各向同性蚀刻过程，因 此球形第二凹陷36B形成有均匀的轮廓。
如前所述，间隔物38形成在第一凹陷36上部的上方，由此防止在实 施用来形成球形第二凹陷36B的等离子体干蚀刻过程中对于衬底31的损 伤。沉积在第一凹陷36的下部的第一聚合物37A与第二聚合物37B被同 时移除。因此，球形第二凹陷36B形成有均匀的轮廓。
制造具有球形凹陷的半导体器件的方法减少等离子体损伤，并且防止 球形凹陷形成小于所需的尺寸或是完全不形成。因此，改善所得器件的可 靠性。
虽然本发明已经相对于特定优选实施方案进行说明，但是显而易见的 是本领域技术人员可以在不背离权利要求所限定的本发明精神和范围的前 提下进行各种变化和修改。
附图标记说明
11 衬底
12 垫氧化物层
13 硬掩模
14 第一凹陷
15 第二凹陷
31 衬底
31A 图案化衬底
32 隔离结构
33 硬掩模层
33A 第一硬掩模层
33B 第二硬掩模层
33C 硬掩模图案
33A1 第一硬掩模图案
33B1 第二硬掩模图案
34 抗反射涂层
35 光刻胶图案
36 第一凹陷
36A 第一凹陷上部
36B 第一凹陷下部
37A 第一聚合物
37B 第二聚合物
38 间隔物
100 球形凹陷栅极
A1 等离子体损伤
H 最终凹陷深度
H1 下部深度
H2 上部深度
相关申请交叉引用
本发明要求2006年03月31日申请的韩国专利申请10-2006-0029869 号的优先权，在此通过引用将其全文并入本文。
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