[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2007年6月28日申请的韩国专利申请10-2007-64473的优先权，其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，更特别涉及包括具有凹陷栅极的晶体管的半导体器件及其制造方法。

背景技术

由于近来发展的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的设计规则减小至亚-100nm或更小，沟道长度也随之下降。结果，在实现特定器件所要求的MOSFET器件的阈值电压Vt目标中，现有的平面晶体管结构在工艺和器件方面受到限制。因而，为了防止MOSFET器件的短沟道效应，已经对具有三维凹陷栅极的MOSFET器件进行了积极研究，其中在通过蚀刻硅衬底形成的沟槽中形成栅极。

然而，常规三维凹陷栅极结构的问题在于就沟道面积增加而言，相对于增加的沟道面积，导通电流效应没有增加。

发明内容

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，其中在包括具有凹陷栅极的晶体管的半导体器件中，相对于增加的沟道面积，导通电流效应可以提高。

在本发明的一个实施方案中，一种半导体器件包括：沿一个方向平行形成在半导体衬底的有源区中的多个沟槽；在包括沟槽的半导体衬底上与沟槽交叉形成的凹陷栅极；在凹陷棚极两侧的包括沟槽的衬底中形成的源极/漏极区；在包括凹陷栅极的半导体衬底上方形成的层间绝缘层；穿过层间绝缘层中的第一接触孔连接至沟槽底部的源极/漏极区和穿过第一接触孔之间的第二接触孔连接至半导体衬底中的源极/漏极区的接触塞；和连接至接触塞的金属线。第一接触孔和第二接触孔互连以形成作为线图案形状的接触塞。

在另一实施方案中，一种半导体器件包括：沿一个方向平行形成在半导体衬底的有源区中的多个沟槽；在包括沟槽的半导体衬底上与沟槽交叉形成的凹陷栅极；在凹陷栅极两侧的包括沟槽的衬底中形成的源极/漏极区；在包括凹陷栅极的半导体衬底上方形成的第一层间绝缘层；穿过第一层间绝缘层中的第一接触孔连接至沟槽底部的源极/漏极区的定位接触塞(landing contact plug)；在包括定位接触塞的第一层间绝缘层上形成的第二层间绝缘层；穿过第二层间绝缘层中的第二接触孔连接至定位接触塞和穿过定位接触塞之间的第三接触孔连接至半导体衬底中的源极/漏极区的金属线接触塞；和连接至金属线接触塞的金属线。第二接触孔和第三接触孔互连以形成作为线图案形状的金属线接触塞。

在本发明的另一实施方案中，一种制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底的有源区中沿一个方向形成多个沟槽；在包括沟槽的半导体衬底上形成与沟槽交叉的凹陷栅极；在凹陷栅极两侧的包括沟槽的半导体衬底中形成源极/漏极区；在包括凹陷栅极的半导体衬底上方形成层间绝缘层；蚀刻层间绝缘层以形成接触孔，通过接触孔在凹陷栅极两侧暴露出沟槽底部的源极/漏极区和半导体衬底中的源极/漏极区；形成填充接触孔的接触塞；和形成连接至接触塞并且平行于凹陷栅极的金属线。

接触孔分为通过其暴露出沟槽底部的源极/漏极区的第一接触孔和通过其暴露出半导体衬底中的源极/漏极区的第二接触孔。第一接触孔和第二接触孔互连以形成线图案形式的接触塞。

在本发明的另一实施方案中，一种制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底的有源区中沿一个方向形成多个沟槽；在包括沟槽的半导体衬底上形成与沟槽交叉的凹陷栅极；在凹陷栅极两侧的包括沟槽的半导体衬底中形成源极/漏极区；在包括凹陷栅极的半导体衬底上方形成第一层间绝缘层；蚀刻第一层间绝缘层以形成第一接触孔，通过第一接触孔在凹陷栅极两侧暴露出沟槽底部的源极/漏极区；形成填充第一接触孔的定位接触塞；在包括定位接触塞的半导体衬底上方形成第二层间绝缘层；蚀刻第二层间绝缘层以形成第二接触孔，通过第二接触孔暴露出定位接触塞和半导体衬底中的源极/漏极区；形成填充第二接触孔的金属线接触塞；和形成连接至金属线接触塞并且平行于凹陷栅极的金属线。

第二接触孔分为通过其暴露出定位接触塞的第三接触孔和通过其暴露出半导体衬底中的源极/漏极区的第四接触塞。

在上述实施方案中，源极/漏极区通过以0°至20°倾角和30°至40°扭转角来离子注入N+杂质而形成。源极/漏极区通过以1.0×10¹⁵至9.0×10²⁰离子/cm²的剂量和10至20KeV的注入能量来离子注入N+杂质而形成。