[发明专利]半导体存储器件及其制造方法

说明书

本公开提供了半导体存储器件及其制造方法。一种制造半导体存储器件的方法包括：蚀刻基板以形成与基板的有源区交叉的沟槽；在沟槽的底表面和侧表面上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成第一栅电极，该第一栅电极填充沟槽的下部；氧化第一栅电极的顶表面以形成初始阻挡层；氮化初始阻挡层以形成阻挡层；以及在阻挡层上形成第二栅电极，该第二栅电极填充沟槽的上部。

技术领域

本公开的实施方式涉及一种半导体存储器件及其制造方法，具体地，涉及一种包括掩埋栅线的半导体存储器件及其制造方法。

背景技术

由于半导体器件的小尺寸、多功能或低成本特性，半导体器件是电子产业中的重要元件。半导体器件可以分为用于存储数据的半导体存储器件、用于处理数据的半导体逻辑器件、以及包括存储元件和逻辑元件两者的混合半导体器件。

由于对高速低功率的电子器件的需求增长，半导体器件需要快速的操作速度或低的操作电压。为了满足这种需求，半导体器件需要高的集成密度，即每单位面积更多的元件。然而，集成密度的增加会导致半导体器件的可靠性降低。

在双功函数金属栅极结构中，钨电极提供在较低的水平面处，n掺杂的多晶硅提供在较高的水平面处。在这种结构中，由于随后的热处理工艺，会发生这两种材料之间的混合。为了防止这种混合，使用具有低电阻特性的阻挡层。

在常规技术中，SiO₂基材料用作阻挡层。如果这样的SiO₂基阻挡层具有或更大的厚度，则它会作为绝缘层起作用，这会导致半导体器件的电特性的劣化。在一些情况下，阻挡层通过直接沉积TiN基金属层并去除其侧壁部分来形成。然而，在这些情况下，在沉积和去除金属层时控制分散误差(dispersion error)是有挑战性的。而且，在沉积工艺期间，金属污染会发生在栅极氧化物的侧壁部分中。

发明内容

发明构思的一些实施方式可以提供一种配置为减小栅极诱导漏极泄漏(GIDL)电流的半导体存储器件以及制造该半导体存储器件的方法。

发明构思的一些实施方式可以提供一种具有良好可靠性的半导体存储器件以及制造该半导体存储器件的方法。

根据发明构思的示范性实施方式，一种制造半导体存储器件的方法包括：蚀刻基板以形成与基板的有源区交叉的沟槽；在沟槽的底表面和侧表面上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成填充沟槽的下部的第一栅电极；氧化第一栅电极的顶表面以形成初始阻挡层；氮化初始阻挡层以形成阻挡层；以及在阻挡层上形成填充沟槽的上部的第二栅电极。

根据发明构思的示范性实施方式，一种半导体存储器件包括：半导体基板，包括沟槽；栅极绝缘层，设置在沟槽中，覆盖沟槽的底表面和内侧表面；第一栅电极，设置在沟槽的下部中，第一栅电极包括第一金属；第二栅电极，设置在沟槽中且在第一栅电极上；以及阻挡层，提供在第一栅电极和第二栅电极之间，阻挡层包括第一金属的氮氧化物。第二栅电极的功函数低于第一栅电极的功函数。

根据发明构思的示范性实施方式，一种半导体存储器件包括：基板，包括由器件隔离层围绕的有源区，有源区在第一方向上延伸；栅线，掩埋在形成于基板的上部中的沟槽中，其中栅线在与第一方向交叉的第二方向上与有源区交叉并将有源区划分为第一掺杂区和第二掺杂区；以及设置在栅线上方的位线，在与第一方向和第二方向两者交叉的第三方向上延伸。每条栅线包括设置在沟槽的下部中的第一栅电极以及设置在第一栅电极上的第二栅电极，其中第一栅电极的顶表面包括氧原子和氮原子。

附图说明

图1是根据发明构思的一些实施方式的半导体存储器件的平面图。

图2A和图2B是根据发明构思的一些实施方式的半导体存储器件的剖视图。

图3至图6是示出根据发明构思的一些实施方式的半导体存储器件的剖视图。

图7是根据发明构思的一些实施方式的半导体存储器件的剖视图。