[发明专利]具有凹陷栅极的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种具有凹陷栅极的半导体器件，包含：

具有凹陷的半导体衬底；

用于栅极电极的导电图案，所述导电图案填充所述凹陷并具有突出高于所述半导体衬底表面的延伸部分；

具有上表面的外延半导体层，所述外延半导体层设置在所述半导体衬底上；和

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述外延半导体层与所述导电图案之间以及所述半导体衬底与所述导电图案之间。

2.权利要求1的半导体器件，其中所述半导体衬底及所述外延半导体层包含硅。

3.权利要求1的半导体器件，其中所述凹陷具有使得可在单一步骤中形成所述导电图案以避免在所述导电图案中形成接缝的深度。

4.权利要求1的半导体器件，其中所述导电图案包含多晶硅。

5.权利要求1的半导体器件，其中所述外延半导体层的厚度是至少100

6.权利要求1的半导体器件，还包含在所述导电图案上的栅极电极，其中所述栅极电极包含金属图案和金属硅化物图案中的至少一种。

7.权利要求1的半导体器件，还包含在所述导电图案上的栅极电极，其中所述栅极电极包含钨图案及硅化钨图案中的至少一种。

8.权利要求1的半导体器件，其中所述栅极绝缘层还包含：

设置在所述半导体衬底与所述导电图案之间的第一氧化物层；和

设置在所述外延半导体层与所述导电图案之间的第二氧化物层。

9.一种制造具有凹陷栅极的半导体器件的方法，所述方法包括：

在半导体衬底中形成凹陷，其中所述半导体衬底具有上表面；

在所述凹陷的表面上形成第一栅极绝缘层；

形成用于栅极电极的导电图案，其中所述导电图案填充所述凹陷并具有突出高于所述半导体衬底上表面的延伸部分；

在所述导电图案的延伸部分的侧表面上形成第二栅极绝缘层；和

在所述半导体衬底上外延生长半导体层至所述导电图案的上表面。

10.权利要求9的方法，其中所述形成用于栅极电极的导电图案的步骤还包括：

在所得结构上沉积导电层，其中在所述所得结构处形成有所述第一栅极绝缘层；

利用栅极掩模及蚀刻过程使所述导电层图案化以形成所述导电图案；和

实施轻蚀刻处理，以使所述导电图案的边角变圆。

11.权利要求9的方法，还包括在外延生长所述半导体层后使所述半导体层平坦化。

12.权利要求9的方法，其中所述形成导电图案的步骤还包括在单一步骤中形成所述导电图案以避免在所述导电图案中形成接缝。

13.权利要求11的方法，其中所述在延伸部分的侧表面上形成第二栅极绝缘层的步骤还包括：

在包括所述导电图案的所得结构上形成氧化物层；和

各向异性蚀刻所述氧化物层。

14.权利要求9的方法，其中所述形成导电图案的步骤还包括形成包含多晶硅的导电图案。

15.权利要求11的方法，其中所述平坦化半导体层的步骤还包括利用化学机械研磨(CMP)过程以使所述半导体层平坦化。

16.权利要求9的方法，其中所述在半导体衬底中形成凹陷的步骤还包括在半导体衬底中形成凹陷，其中所述半导体衬底包含硅；和其中所述外延生长半导体层的步骤还包括外延生长半导体层，其中所述半导体层包含硅。

17.权利要求9的方法，还包括在所述导电图案上形成包含金属图案和金属硅化物图案中的至少一种的图案。

18.一种制造具有凹陷栅极的半导体器件的方法，所述方法包括：

在半导体衬底中形成凹陷，其中所述半导体衬底具有上表面；

在所述凹陷的表面上形成第一栅极绝缘层；和

形成用于栅极电极的导电图案，其中所述导电图案填充所述凹陷并具有突出高于所述半导体衬底上表面的延伸部分，其中形成用于栅极电极的所述导电图案包括：

在所得结构上沉积导电层，其中在所述所得结构处形成有所述第一栅极绝缘层；

利用栅极掩模及蚀刻过程使所述导电层图案化以形成所述导电图案；和

实施轻蚀刻处理，以使所述导电图案的边角变圆。