[发明专利]半导体装置制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含与2008年3月17日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-067226的公开内容相关的主题，在此将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体装置制造方法。

背景技术

下面参照图2A～图2E说明现有的纵向晶体管制造方法。

如图2A所示，第一步是加工半导体基板111并在半导体基板111中形成源极区域112。然后，在半导体基板111的表面上涂敷带有掩模开口114的硬掩模层113。

通过将硬掩模层113作为蚀刻掩模，对半导体基板111进行蚀刻。这一蚀刻操作形成了沟槽115，该沟槽115使源极区域112在该沟槽115的底部处露出，或者说该沟槽115进入到源极区域112中。

如图2B所示，将图2A所示的硬掩模层113除去，并在沟槽115的内侧面以及半导体基板111的表面上涂敷栅极绝缘膜116，随后使栅极绝缘膜116氧化从而形成氧化硅膜。

如图2C所示，在半导体基板111上涂敷由多晶硅制成的栅极形成用膜117(将会被制成为栅极电极)，从而将沟槽115的内部填满，并且栅极绝缘膜116位于栅极形成用膜117与半导体基板111之间。

如图2D所示，利用通常的使用抗蚀剂掩模的光刻和蚀刻技术，将栅极形成用膜117制成为栅极电极118，随后将该抗蚀剂掩模除去。

将栅极电极118形成为使其在半导体基板111上面的部分比沟槽115宽。

利用通常的侧壁层形成技术，使栅极电极118的上部被侧壁层119覆盖。

如图2E所示，例如通过使用导电杂质进行离子注入，将半导体基板111的上部(靠近栅极电极118的一侧)转变成漏极区域120。

在漏极区域120上形成硅化物层121。该硅化物层121也形成在栅极电极118上。涂敷在漏极区域120和栅极电极118上的硅化物层121通常由硅化钴或硅化镊等制成。硅化物层121的形成方法与一般硅化物层形成方法相同。

以此方式得到了纵向晶体管101(参见日本特开公报No.2006-13556，下文称为专利文献1)。

在如上所述而得到的纵向晶体管101中，栅极电极118的上部在半导体基板111的上方延伸。该延伸部分(附图标记118A)的长度d参差不齐，下面对此进行说明。

由于光刻过程中的掩模未对准，因此利用现有技术形成的延伸部分118A的长度d非常参差不齐。这种参差不齐导致了晶体管特性的波动，并阻碍了晶体管的微细化。

下面说明一种利用自对准方法来控制延伸部分118A的长度d的方法(参见专利文献1)。

如图3所示，自对准方法包括：形成参照图2A说明的上述沟槽115，并在硬掩模层113上进行湿式蚀刻或各向同性的干式蚀刻，从而除去硬掩模层113的靠近沟槽115的开口的部分。被除去部分113S就是稍后要形成的栅极电极118的延伸部分118A的位置。这种方法允许如图2E所示的延伸部分118A相对于沟槽115进行自对准。

然而，当使用干式蚀刻法时，因为来源于蚀刻气体的杂质或者由于蚀刻损坏而产生的异物会污染晶体管的沟道区域，因此干式蚀刻法容易使晶体管特性劣化。

当使用湿式蚀刻法时，如果蚀刻剂是稀氢氟酸(dilute hydrofluoricacid，DHF)，并且使用由氧化硅(SiO₂)制成的掩模来形成沟槽115，则能够形成被除去部分113S。然而，由于该掩模形成于诸如STI(ShallowChannel Isolation，浅沟槽隔离)和LOCOS(Local Oxidation Of Silicon，区域硅氧化)等SiO₂系材料上，因而在选择比(selective ratio)方面受到限制。一般地，难以使用SiO₂系材料作为蚀刻掩模来形成沟槽。

可使用氮化硅膜来解决关于选择比的问题。然而，除去硬掩模层113的一部分的步骤需要热磷酸，而热磷酸会使硅表面变粗糙，从而使晶体管特性劣化。

因此，能够应用自对准方法来形成栅极电极118的延伸部分118A，但存在着使晶体管特性劣化的可能性。

发明内容

本发明的目的是克服在现有技术中遇到的困难，该现有技术能够利用自对准方法来形成栅极电极的延伸部分，但易于使晶体管特性劣化。