TW200814204A - Method for forming semiconductor device - Google Patents

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200814204 九、發明說明： 相關_申請案的交互春照 本發明係主張2006年9月4日申請的韓國專利申性案 號！0-2006-0084653的優先權，該韓國專利申請案係Z其 整體被納入在此作為參考。 ' 八 【發明所屬之技術領域】 纟#明大致係有關於-種用於形成—個何體元件的 方法。更具體而言，本發明係有關於一種改良的用於形成 一個包含一凹陷區域的鰭狀類型閘極的方法，其係解決與 習知技術方法相關的問題，例如，複雜的製程、低製：餘

裕以及在形成精確的鰭狀形狀上 J 』^難Γ生。在一個用於形 =界U動區域的隔離介電膜的製程中，_個氮化膜圖 案係以該氮化膜的尺寸是根據在一後續的製程步驟中所形 成的一個鰭狀類型主動區域中 w ^ 们μ狀邛伤的線寬而被 调正的此種方式而被形成，邗 除了隔離介電膜係被形成在 '、了 h體基板的氮化膜圖案之外的每個區域中 一個凹陷係被蝕刻，並 ^ ,卫且該隔離介電膜係從一個其中該氮 用於开/ 以個$度的區域被移除。因此， 用於形成一個鰭狀類型主 一 7 的I轾邊限係增加，並且 们，、、、曰狀口P份的形狀可精確 元株66并* t 破凋正，此一起對於半導體 的文良的電氣特性有所貢獻。 【先前技術】 在半導體元件的高度隼藉 隔龅八+ 2 木積的趨勢下，界定主動區域及 離"毛膜的製程邊限係減 』 短通道效應亦可能由於閘 6 200814204 極變窄的線寬所導致在通道長度上的縮短而發生。為了克 服此點，例如是凹陷閉極與鰭狀類型的閘極的多通道 FET(McFET)係被引人。在此，凹關極結構係藉由钱刻在 所要的閘極區域中的半導體基板至—指定的深度而被形 成，以增加通道長度。同時，鰭狀類型的閘極結構係藉由 增加在主動區域與閘極之間的接觸面積而被形成，以增加 閑極的驅動能力，並且進—步改善半導體元件的電氣特 性。 圖1是顯示-種用於形成半導體元件的習知方法的平 面圖。 尤其’在該圖中所示的一個SRAM單元區域在半導體 基板10之上係界定一個條狀主動區域。 接著，-隔離介電膜50係被形成在主動區域20之間 的一個區域中。 閘極90係接著以其指定的區域與該主動區域重疊 的此種方式形成。在此時，該閘㉟％較佳的是包含—個 凹陷區域以及一個鰭狀類型的主動區域。 圖2a至2g是逐步顯示—種用於形成半導體元件的習 知方法的橫截面圖。在每個圖中，⑴係描繪沿著圖1的線 XX’所取的橫截面，並且(ii)係描繪沿著圖i的線γγ，所取 的橫截面。 請參照圖2a，界定主動區域的—個第—介電膜圖案乃 以及-個第-氮化膜圖案30係被形成在半導體基板1〇之 上。該半導體基板H)係利用該第_“膜圖案Μ作為— 7 200814204 個光罩而㈣刻，並且該㈣的區域係被填滿-介電膜# 以形成一隔離介電膜π。在此時，一個 〃、曰 用來形成㈣-彳f 25 1目案係被 梦而η 以及第-氮化膜圖案30。 :而率：成該隔離介電…一項問題是在該第一介電 以及第-氮化膜圖案3〇被形成之後，該第一光 阻圖案必須被移除，因而CMP製程必須重新再執行一欠。

凊參照圖2b’ 一個界定凹陷區域的第二光阻圖荦(未 喊不）係被形成在該第—氮化膜圖帛％之上，並且該第一 氮化膜㈣30係利用該第二光阻圖案作為一個光：而被 姓刻。該第二光阻圖案係再次被移除，以提供一個界定凹 區域的第一氮化膜圖案3 5。 +請參照圖2e’ -第二介電膜4()係被形成在該隔離介 電膜50以及該界定凹陷區域的第—氮化膜圖案35之間的 區域中，並且CMp製程係被執行直到該界定凹陷區域的 第一氮化膜圖案35露出為止。 ^請參照圖2d，該界定凹陷區域的第一氮化膜圖案35 係被移除，以在該第二介電膜4〇的側壁上形成一第二氮 化膜45。 接著，在該第二介電膜40以及第二氮化膜45作為一 個光罩之下，該半導體基板1 〇係被蝕刻以形成一個凹陷 區域60。在此時，該凹陷區域6〇以及在一個相鄰的區域 中的隔離介電膜50係被移除以形成鰭狀類型閘極。在此， 由於忒第二氮化膜45而未被蝕刻的主動區域20係變成一 個鰭狀，所以該第二氮化膜45的線寬係變成在一個鰭狀 8 200814204 犬員里主動區域中的線寬。然而，調整在該第二介電膜4( 之上被形成像是間隙壁的第二氮化膜45的厚度不是容易 的，並且该氮化膜相對於半導體基板的蝕刻選擇度的比例 不是高的。這些係使得用於形成精確的鰭狀類型主動區域 的製程邊限減小。 安請參照圖2e，在半導體基板1〇之上的第一介電膜圖 案25、第二介電膜40以及第二氮化膜45全部被移除，並 且該隔離介電膜50相鄰於凹陷區域6〇並且與所要的閘極 區域重疊的部份係被蝕刻，以形成該鰭狀類型主動區域。 在此時，該蝕刻製程必須以該鰭狀類型主動區域中用於形 成一個鰭狀的部份係和該凹陷區域6〇 一樣高的此種方式 被小心控制。在如此做之中，在閘極的縱長方向上的一個 不需要的通道區域亦被蝕刻，此係使得調整鰭狀的形狀變 成是困難的。 請參照圖2f，在一閘極介電膜70被形成在主動區域2〇 • 的表面上之後，一閘極多晶矽層75、一閘極導電層以 及一閘極絕緣層85係一個接著一個被形成在半導體基板“ 的整個表面上c> π參肤圖2g，該閘極絕緣層85、閘極導電層8〇以及 閘極多晶矽層75係藉由一個界定閘極的光罩一個接著一 個被蝕刻，以形成界定該凹陷區域60以及鰭狀類型主動 區域的閘極90。 如同已經解說的，該用於形成半導體元件的習知方法 係具有複雜的製程以及低的製造餘裕，因為其使用該第— 9 200814204

及第二介電^乂及該第一及第二氮化膜以形成 域，因而反覆地執行該光阻光罩 每個圖案的CMP製程是必要的 法，當該鰭狀類型主動區域被形成時 由圖2d的第二氮化膜所決定的 是間隙壁的第二氮化膜的厚度不 相對於半導體基板的蝕刻選擇度 提供精確的鰭狀形狀是困難的。 【發明内容】 一個凹陷區 的圖案形成製程以及用於 。此外’根據該習知的方 一個鰭狀的線寬係 。然而，調整該被形成像 是容易的，並且該氮化膜 比例不是高的，此係使得 考慮到前述的内容，-種用於形成一個半導體元件的 方法係被提供以解決在用於形成—個包含1㈣域的錯 狀類型閘極的製程上的問題，例如，複雜的製程、低製造 餘裕以及在形成精確的鰭狀形狀上的困難性。

本I月的個第一貫施例係提供一種用於形成一個半 導體元件的方法，該方法係包含步驟有··纟_個半導體基 板之上形成一個氮化膜圖案，該氮化膜圖案係在其之一侧 壁上包含-絕緣膜；利用該氮化膜圖案以及該絕緣膜作為 一個光^來餘刻該半導體基板，藉此形成-個界定-主動 區或的第溝槽，移除該絕緣膜以形成—個第二溝槽；形 成^離，I電膜，藉此填滿該第二溝槽；移除該氮化膜圖 案形成個界定一橫跨該主動區域的凹陷區域的硬式光 ^ X該硬式光罩圖案來蝕刻該半導體基板，藉此在 。亥凹區域中形成一個韓狀類型主動n移除該硬式光 罩圖案，以及在包含該凹陷區域的半導體基板之上形成一 200814204 個閘極’藉此填滿該鰭狀類型主動區域。 ^本發明的一個第二實施例係提供一種用於形成一個半 導體元件的方法，該方法係包含步驟有：在一個半導體基 板之上形成一第一介電膜；在該第一介電臈之上形成一氮 二匕膜層；在，亥氮化膜層t上形成一個第一光阻圖帛，該第 一光阻圖案係界卜個主動區域在尺寸上料或小於由習 2技術所形成的主動區域指定的尺寸；利用該第一光阻圖 案作為—個^以餘刻該氮化膜I、帛—介電膜以及半導 體基板’藉此形成一個溝槽；移除該第一光阻圖案，並且 濕式蝕刻該被蝕刻的氮化膜層的表面至一指定的厚度，藉 此形成-個小於該主動區域指定的尺寸的氮化膜圖二；^ 由利用該氮化膜圖案作為一個光罩以蝕刻該第一介電膜； 在具有該溝槽的半導體基板的整個表面上形成―隔離介電 T ’钱刻該隔離介電膜以降低該隔離介電膜的高度，並且 移除該氮化膜圖案以及第—介電膜H該第—介電膜 2中移去的區域中形成一第二介電膜；在該半導體基板 :-個表面上形成一個第二硬式光罩圖案；在該第二硬式 先罩圖案之上形成-個露出一橫跨該主動區域的凹陷區域 的弟二光阻圖案’其中一個閘極區域是在該半導體基板以 及該隔離介電膜之上；利用該第二光阻圖案作為一個光罩 =餘刻該第二硬式光罩圖案、第二介電膜、半導體基板以 2離介電膜’藉此在該凹陷區域中形成一個縛狀類型主 刿移除該第二光阻圖案以及第二硬式光罩圖案；蝕 …弟_介電膜以及隔離介電膜，藉此露出該主動區域的 200814204 表面，在該主動區域的露出的表面之上形成一閘極介電 膜，以及在具有該鰭狀類型主動區域以及凹陷區域的半導 體區域之上形成一個閘極。 本發明的一個第三實施例係提供一種用於形成一個半 v體元件的方法，該方法係包含步驟有：在一個半導體基 板之上形成一第一介電膜；在該第一介電膜之上的一個所 要的主動區域上以指定的尺寸依序地形成一個氮化膜圖案 以及一個第一硬式光罩圖案；在該氮化膜圖案以及該第一 更式光罩圖案的側壁上形成一絕緣膜；利用該絕緣膜以及 第一硬式光罩圖案作為一個光罩以蝕刻該第一介電膜以及 半$體基板，藉此形成一個溝槽；移除該絕緣膜以及第一 硬式光罩圖案，藉此在具有該溝槽的半導體基板的整個表 面上形成一隔離介電膜；蝕刻該隔離介電膜以降低該隔離 電膜的高度，並且移除該氮化膜圖案以及第一介電膜； 在一個該第一介電膜從其中移去的區域中形成一第二介電 膜，在該半導體基板的整個表面上形成一個第二硬式光罩 圖案，在該第二硬式光罩圖案之上形成一個光阻圖案，該 光阻圖案係露出一個與一所要的閘極區域以及該主動區域 重疊的區域以及一個垂直的s〇I(絕緣體上矽）類型區域； 以忒光阻圖案作為一個光罩來蝕刻該第二硬式光罩圖案、 弟二介電膜、半導體基板以及隔離介電膜，藉此形成一個 凹陷區域以及一個鰭狀類型主動區域；移除該光阻圖案以 及第二硬式光罩圖案；蝕刻該第二介電膜以及隔離介電 膜，藉此露出該主動區域的表面；在該主動區域的露出的 12 200814204 表面之上开》成一閘極介電膜；以及在具有該垂直的s〇I類 型主動區域以及該凹陷區域的半導體區域之上形成一個閘 才亟° 本發明的一個第四實施例係提供一種用於形成一個半 導體元件的方法，該方法係包含步驟有··在一個半導體基 板之上形成一第一介電膜；在該第广介電膜之上形成一氮 化膜層，在4氮化膜層之上形成一個第一光阻圖案，該第 一光阻圖案係界定一個主動區域在尺寸上等於或小於由習 知技術所形成的主動區域指定的尺寸；利用該第一光阻圖 案作為一個光罩以蝕刻該氮化膜層、第一介電膜以及半導 體基板，以形成一個溝槽；移除該第一光阻圖案，並且濕 式蝕刻該被蝕刻的氮化膜層的表面至一指定的厚度，以形 成一個在尺寸上小於該主動區域指定的尺寸的氮化膜圖 案；藉由利用該氮化膜圖案作為一個光罩以蝕刻該第一介 電膜，此係在具有該溝槽的半導體基板的整個表面上形成 • 一隔離介電膜；蝕刻該隔離介電膜以降低該隔離介電膜的 高度，並且移除該氮化膜圖案以及第一介電膜；在一個該 第一介電膜從其中移去的區域中形成一第二介電膜；在該 半導體基板的整個表面上形成一個第二硬式光罩圖案；在 為第一硬式光罩圖案之上形成一個第二光阻圖案，該第二 光阻圖案係露出一個與一所要的閘極區域以及該主動區域 重®的區域以及一個垂直的SOI類型區域；利用該第二光 阻圖案作為一個光罩以蝕刻該第二硬式光罩圖案、第二介 電膜、半導體基板以及隔離介電膜，藉此形成一個凹陷區 13 200814204 f以及-個鰭狀類型主動區域；移除該第二光阻圖案以及 ^更式光罩圖案，姓刻該第二介電膜以及隔離介電膜， 糟此路出該主動區域的表面；在該主動區域的露出的表面 之上形成一閘極介電膜；以及在具有該垂直的SOI類型主 動區域以及該凹陷區域的半導體區域之上形成一個閘極。 於是，本發明的半導體元件形成方法之特徵在於：在 一個用於界定一主動區域的隔離介電膜形成製程期間，具 #相同形狀且在尺寸上等於或小於該主動區域指定的尺寸 的一個硬式光罩圖案或是一個氮化膜圖案係被形成在半導 體基板之上’並且具有一指定的線寬的絕緣膜係被形成在 5亥硬式光罩圖案的側壁上或是在該氮化膜圖案的侧壁上。 运些結構上的特徵係使得形成一個用於該鰭狀類型主動區 域的正常鰭狀成為可能的，並且增進半導體元件的製程邊 阡再者 4垂直的S 01結構的通道區域係對於電氣特性 的改良以及半導體元件增強的驅動電壓有所貢獻，此係導 鲁 致在該半導體元件中可靠度的改善。 本發明的其它目的及優點將藉由以下的說明而加以理 解’並且亦將藉由本發明的實施例而更清楚地體會。再者， 將容易看出本發明的目的及優點，其可藉由在申請專利範 圍中所指明的裝置及其組合而被實現。 【實施方式】 在以下’本發明的較佳實施例將會參考所附的圖式被 詳細闊述’使得熟習此項技術者可輕易實施本發明。 圖3是顯示根據本發明的一個較佳實施例的一種用於 14 200814204 形成一個半導體元件的方法的佈局圖。 其中該主動區域 並且具有條狀平 首先，一個主動區域120係被界定 係以島型被配置在半導體基板丨〇〇之上 面的形狀。

接著，-個凹陷閘極區域170以及一個鰭狀類型主動 區域175係被界定。換言之，一個具有一部份和半導體基 板100的主動區域12〇中的一個所要的閘極區域重疊的凹 陷區域170、以及一個包含一隔離介電膜15〇在該凹陷區 域170的一個相鄰的區域中的一部份的鰭狀類型主動區域 175係被界定。 最後 個閘極200係被界定在包含該鰭狀類型主動 區域175的半導體基板之上。 同％，在閘極200之下的凹陷區域17〇以及鰭狀類型 主動區域175係具有‘Fx-2D，的線寬，其中‘Fx，係指閘極2〇〇 的線寬，並且‘D，是一個在〇與（1^/2)之間的值，亦即， 0<D<(Fx/2) ’邊值係考量在閘極與該凹陷閘極區域1 及鰭狀類型主動區域175之間的對齊誤差來加以決定的。 假設‘W’代表主動區域12〇的線寬，該鰭狀類型主動區域175 在閘極200方向上的長度係在一方向上比主動區域12〇長 0至W/2，或是當考量兩個方向時則為長〇至w。 圖4a至4g是描繪根據本發明的第一實施例的一種用 於形成一個半導體元件的方法的橫截面圖，其中在每個圖 中的⑴係顯示一個沿著圖3的XX，所取的橫截面，並且在 每個圖中的（ii)係顯示一個沿著圖3的γγ，所取的橫截面。 15 200814204 125係被形成在半導體 晴先參照圖4a，一第一介電膜 基板100之上。 一氮化膜以及一個第一硬式光罩圖案係一個接著一個 被：成在該第一介電膜之上，並且-個界定主動區域120 的第一光阻圖案（未顯示）係被形成在該第一硬式光罩圖案 之上’該主動區域12G具有—減的尺寸等於或小於習知 的主動區域指定的尺寸。

。亥第一硬式光罩圖案以及該氮化膜係利用該第一光阻 S案作為個光罩而被钱刻，以形成一個第一硬式光罩圖 案135以及一個氮化膜圖案13〇。 該第一光阻圖案係被移除，並且一絕緣膜14()係被形 成在該第一硬式光罩圖案135以及氮化膜圖案13〇的側壁 上。在此時，考量到矽半導體基板1〇〇的厚度在後續的製 程步驟中減小的事實，該絕緣膜14〇的線寬應該具有一個 值大於在最後的鰭狀類型主動區域中的一個鰭狀的線寬。 接著，在該絕緣膜140以及第一硬式光罩圖案135作 為一個光罩之下，該第一介電膜125以及半導體基板1〇〇 係被餘刻以形成一個元件隔離溝槽11 0。 請參照圖4b，該絕緣膜140以及第一硬式光罩圖案i35 係藉由濕式蝕刻而被移除。 接著’在該被蝕刻的元件隔離溝槽11〇以及氮化膜圖 案丨3〇之間的空間（間隙）係利用一隔離介電膜來填滿。在 該隔離介電膜的沉積之後，一個CMP製程係被執行直到 5亥氣化膜圖案13〇露出為止，因而藉由填滿圖4a的元件隔 16 200814204 離溝槽110以及在該第—介電膜125與氮化膜圖案13〇之 間的區域以形成該隔離介電膜15〇。在—熱氧化膜、一氮 化膜以及一介電膜層依序地形成在該溝槽的表面上之後， 一隔離介電膜層可另外被形成。 請參照圖4c’該隔離介電膜150的高度係藉由濕式蝕 刻而被降低，並且該氮化膜圖案13〇以及第一介電膜125 係被移除。 一第二介電膜1 60係被形成在一個第一介電膜從其中 被移除的區域中。 接著，井與通道的離子植入係在半導體元件ι〇〇的整 個表面上被執行，以助於該主動區域能夠作用為通道區 域。該井與通道的離子植入可用兩種方式被執行。一種方 式是在一個光罩圖案被形成在一個單元區域中之後，通道 的離子植入是先在半導體基板1〇〇的一個核心區域以及一 個周圍區域上被執行。當該光罩圖案從該單元區域被移除 並且之後再次形成在該核心區域及周圍區域中時，該離子 植入係在該單元區域上被執行。另一種方式是該離子植入 先在該單元區域中被執行，並且該光罩圖案係被形成在該 核〜區域之上且接著形成在該周圍區域之上。 一個第二硬式光罩圖案165係被形成在該第二介電膜 1 60之上。 請參照圖4d，一個第二光阻圖案165b係被形成在該 第一硬式光罩圖案165之上，其係以露出一個與一所要的 閘極區域以及該主動區域12〇(換言之，一個所要的凹陷區 17 200814204 域以及一個用於形成一如同在圖4d的（ii)中的_狀類型主 動區域的触刻區域）重疊的區域的一個指定的部份的此種方 式被形成。 在該第二光阻圖案165b作為一個光罩之下，該第二硬 式光罩圖案165以及第二介電膜160係被蝕刻，以形成一 個弟一硬式光罩圖案165a以及一第二介電膜圖案16〇 a。 在此之後’ δ亥半導體基板1 〇 〇係利用該第二光阻圖荦 165b、第二硬式光罩圖案165a以及第二介電膜圖案i6〇a 作為一個光罩而被蝕刻，以形成一個凹陷區域17〇。 請參照圖4e，相鄰於該凹陷區域的隔離介電膜15〇係 被蝕刻，以在該鰭狀類型主動區域中完成一個鰭狀175的 形成。

接著，剩餘的第二光阻圖案165b以及第二硬式光罩圖 案165a係同時被移除。在此時，當該凹陷區域m以及在 該鰭狀類型主動區域中的鰭& 175被形成時，根據蝕刻選 擇度比例來完全移除該硬式^圖案165是所要的。即使 當部分的圖案可能繼續存在，同時移除該第二光阻圖案 165b以及第二硬式光罩圖案165是較佳的。 如同在圖4e的(U)中所示，該縛狀175的線寬係窄於 在圖4a的⑼中所示的絕緣膜的線寬4指出㈣狀175 的線寬可輕易地藉由控制該絕緣琪的厚度來加以控制。 :參照圖4f，該第二介電膜圖案160“系藉由餘刻而 被移除0在此時，巍玄,1兮1 蝕刻該隔離介電膜150且同時使其表面 和主動區域120 —揭古+ θ… 樣阿或是稍微高一點是所期望的。 18 200814204 接著，一閘極介電膜180係被形成在該主動區域ι2〇 的表面之上。 下方的閘極電極層1 8 5係被形成在包含該_狀類型 主動區域以及凹陷區域170的半導體基板10〇的整個表面 上。接著，該下方的閘極電極層1 85係再次被平坦化。 上方的閘極電極層19 0以及一上方的閘極絕緣膜19 5 係依序被形成在該下方的電極層1 85之上。

請參照圖4g，該上方的絕緣膜、上方的電極層以及下 方的電極層係利用一個閘極光罩（未顯示）一個接著一個被 钱刻’以形成一個上方的絕緣膜圖案丨95a、一個上方的電 極層圖案190a以及一個下方的電極層圖案185a，此係界 定一個間極200。 接著，為了完成一個電晶體，一些製程係依序被執行， 例如，一個輕摻雜汲極（LDD)區域係藉由離子植入而被形 成在閘極200之間的一個區域中，一間隙壁絕緣膜係被形 成在閘極200的側壁上，離子植入係在源極/汲極區域上被 執打，一個將要電連接至該源極/汲極區域的插塞係被形 成，一位線接點以及一位元線係被形成，一電容器接點 以及一電容器係被形成，並且最後一金屬線接點以及一金 屬線係被形成。 圖5a與5b係顯示根據本發明的第二實施例的一種用 於形成T個半導體元件的方法的橫截面圖，其中在每個圖 中的⑴係顯示沿著圖3的XX，所取的橫截面，並且在每個 圖中的（U)係顯示沿著圖3的γγ，所取的橫截面。 200814204 請先參照圖5a，-第一介電膜125係被形成在半導體 基板100的整個上方表面之上。 氮化膜（未顯示）係被形成在該第一介電膜125 接著，一個界定主動區域120的第一光阻圖案（未顯示） 係被形成，該主動區域120纟有一個尺寸等於或大於習知 的主動區域指定的尺寸。

該氮化膜係利用該第一光阻圖案作為一個光罩而被蚀 刻，以形成一個氮化膜圖案130。再者，該第一介電膜125 以及,：體基板100係被蝕刻，以形成—個元件隔離溝槽。 。亥第光阻圖案係被移除，並且該被钮刻的氮化膜的 表2的一部份厚度係被蝕去，以形成一個小於該主動區域 指定的尺寸的氮化膜圖案130。 1多妝圖5b，该第一介電膜丨25係利用該氮化膜圖案 no作m罩而被蝕刻。_元件隔離溝槽&及在該第 η电膜125以及該氮化膜圖案13〇之間的空間係以一隔 離介電膜150來加以填滿。 如同在此所解說的，根據本發明的第二實施例的半導 體形成方法係和第一實施例不同在於第一實施例的第一硬 式光罩圖案以及絕緣膜係被該光阻圖案所取代。因此，該 氮化膜係被濕式飿刻以形成尺寸縮小的氮化膜圖案，並且 該隔離介電膜係接著被形成。此外，在此時點之後的步驟 係和圖4c至圖4g的步驟相同。 圖 此外，個第二實施例可藉由採用和第一實施例中到 牝為止相同的步驟來加以建構，但在圖杬的步驟中， 20 200814204 該剩餘的第二光阻圖案165b以及第二硬式光罩層圖案i65a 係在不姓刻該凹陷區域170以及其相鄰的隔離介電膜ι5〇 之下被移除。再者，一個第四實施例可藉由採用和圖“、 圖5b、圖4c及圖4d中相同的步驟來加以建構，但在圖“ 的步驟中，該剩餘的第二光阻圖案1 65b以及第二硬式光 罩層圖案165a係在不蝕刻該凹陷區域17〇以及其相鄰的隔 離介電膜ISO之下被移除。簡言之，該第三及第四實施例 不同於本發明的第一及第二實施例，其並不包含圖4e中的 步驟，所以該通道並非被形成為一個鰭狀類型主動區域， 而是成為一個垂直的SOI類型主動區域。後續的步驟係和 圖4f至4g中的步驟相同。 如同已經解說的，在一個用於界定主動區域的隔離介 電膜形成製程中，具有相同形狀且在尺寸上等於或小於該 主動區域的一個硬式光罩圖案或是一個氮化膜圖案係被形 成在半導體基板之上，’並且具有一指定的線寬的絕緣膜係 φ 被形成在該硬式光罩圖案的側壁上或是在該氮化膜圖案的 側壁上。以此種方式，用於形成一個鰭狀類型主動區域的 後續製程步驟可更加輕易完成。再者，因為不必要的通道 區域的擴展（此係為習知技術中一個問題）並不必然會發 生，所以電連接至該源極/汲極區域的插塞的接觸區域可被 增加。因此，漏電流係被降低，並且半導體元件的更新特 性係被改善。同時，該垂直的s〇I結構的通道區域可減低 短通道效應，藉此改善臨界電壓的特性。 本發明以上的實施例是舉例性質而非限制性的。各種替代及 21 200814204 等同的方式都疋可％的。本發明並不限於在此所述的沉積類型、 4抛光以及B案化的步驟。本發明也不限於任何特定類型 的半導體兀件。例如，本發明可被實施在動態隨機存取記憶體 (DRAM)it件或是非揮發性記憶體元件中。在考慮到本案的揭露 内容之下，其它的增加、減少或修改都是明顯的，並且都欲落在 所附的申請專利範圍的範疇之内。 【圖式簡單說明】 鲁 圖1是顯示-種習知的用於形成一個半導體元件的方 /套的平面圖； 圖2a至2g疋逐步顯不_種習知的用於形成一個半導 體疋件的方法的橫截面圖； 步的Ϊ 4g是顯示根據本發明的第—實施例的一種逐 、^於形成一個半導體元件的方法的橫截面圖；以及 於形：^與5'是顯示根據本發明的第二實施例的-種用 個半導體元件的方法的横截面圖。 圖3是顯示根據本發明的—個較佳實施例的一種用於 個半導體元件的方法的佈局圖； 【主要元件符號說明】 10 、 100 半導體基板 20 、 120 主動區域 25 第一介電膜圖案 30、35 第一氮化膜圖案 4〇 第二介電膜 45 第二氮化膜 22 200814204

50 > 150 隔離介電膜 60 > 170 凹陷區域 70 閘極介電膜 75 閘極多晶石夕層 80 閘極導電層 85 閘極絕緣層 90 閘極 110 元件隔離溝槽 125 第一介電膜 130 氮化膜圖案 135 第一硬式光罩圖案 140 絕緣膜 160 第二介電膜 160a 第二介電膜圖案 165 第二硬式光罩圖案 165a 第二硬式光罩圖案 165b 第二光阻圖案 175 鰭狀類型主動區域 180 閘極介電膜 185 下方的閘極電極層 190 上方的閘極電極層 195 閘極上方的絕緣層 185a 下方的閘極電極層圖案 190a 上方的閘極電極層圖案 23 200814204 195a 閘極上方的絕緣層圖案 200 閘極

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Claims (1)

1. 200814204 十、申請專利範園： ⑯1..-種用於形成一個半導體元件的方法，其係包括步 驟有： ^在一個半導體基板之上形成一個氮化膜圖案，該氮化 膜圖案係在其之—側壁上包含-絕緣膜； ^利用該氮化膜圖案以及該絕緣膜作為一個光罩來蝕刻 X半$體基板，藉此形成一個界定一主動區域的一 槽； 春 ’除該絕緣膜以形成-個第二溝槽； 在该第二溝槽中形成一隔離介電膜，藉此填滿該第二 溝槽； 移除該氮化膜圖案； 形成一個界定一橫跨該主動區域的凹陷區域的硬式光 罩圖案、； 以該硬式光罩圖案來蝕刻該半導體基板，藉此在該凹 _ 陷區域中形成一個鰭狀類型主動區域； 移除該硬式光罩圖案；以及 在包含該凹陷區域的半導體基板之上形成一個閘極， 藉此填滿該鰭狀類型主動區域。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其更包括步驟有： 藉由濕式蝕刻以移除該絕緣膜。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中該隔離介電膜 形成步驟係包括： 移除該絕緣膜； 25 200814204 填滿該溝槽以及一個其中該絕緣膜被移除的空間，夢 此形成一介電膜；以及 藉由化學機械研磨（CMP)來蝕刻該介電膜直到該氮化 膜圖案露出為止，藉此形成該隔離介.電膜。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其更包括步驟有： 在該溝槽的表面上形成一熱氧化膜、一氮化膜以及一 介電膜。 5·如申請專利範圍第丨項之方法，其更包括步驟有： 在该半導體基板上執行井與通道的離子植入。 6.如申請專利範圍第5項之方法，其係包括在該半導 體基板的一個核心區域、一個周圍區域以及一個單元區域 上執行該井與通道的離子植入。 7 ·如申明專利範圍第1項之方法，其中該凹陷區域係 〇括3主動區域中與該閘極區域以及相鄰該主動區域的一 部份的隔離介電膜的重疊的一部份。 8 ·如申明專利範圍帛1項之方法，其中形成該鰭狀類 型主動區i或的製程係包括在該丨導體隸以及在該凹陷區 域中露出的隔離介電膜之間選擇性地蝕刻。 9·如申哨專利範圍帛1項之方法，其中形成該鰭狀類 型主動區域的製程係包括： 以該硬式光罩圖案來餘刻該半導體基板，藉此形成該 凹陷區域；以及 ' 气光罩圖案姓刻該隔離介電膜，藉此在該凹陷 區域中形成该鰭狀類型主動區域。 26 200814204 ιο·如申請專利範圍第 驟係包括： 奴方法’其中該閉極形成步 Γ々ν成閘桎下方的電極層’藉此填滿該鰭狀類型主動 區域以及該凹陷區域； ' m 平坦化該閘極下方的電極層； 在該下方的電極層之上依庠 伋序地形成一閘極上方的電極 層以及一閘極上方的絕緣膜；以及 利用一個閘極光罩以依庠 序也餘刻該閘極上方的絕緣 «、閘極上方的電極層以及閘極下方的電極層。 u.一種用於形成—個半導體元件的方法，其係包括步 驟有： 在一個半導體基板之上形成一第一介電膜； 在該第一介電膜之上形成—氮化膜層； 在該氮化膜層之上形成_個第—光阻圖案，該第―光 阻圖案係界定-個主動區域在尺寸上等於或小於由習知技 術所形成的主動區域指定的尺寸； 利用該第一光阻圖案作為一個光罩以蝕刻該氮化膜 層、第一介電膜以及半導體基板，藉此形成一個溝槽； 移除该第一光阻圖案，並且濕式蝕刻該被蝕刻的氮化 膜層的表面至一指定的厚度，以形成一個小於該主動區域 指定的尺寸的氮化膜圖案； 藉由利用該氮化膜圖案作為一個光罩以蝕刻該第一介 電膜； 在具有該溝槽的半導體基板的整彳固表面上形成一隔離 27 200814204 介電膜； 餘刻該隔離介電膜以降低嗲 午瓜邊隔離介電膜的高度，並且 移除該氮化膜圖案以及第一介電膜； 在一個該第一介電膜從其中蒋 〜八τ移去的區域中形成一第二 介電膜； 在。亥半導體基板的整個表 . 圖案； 衣1^上形成一個第二硬式光罩 在該第二硬式光罩圖案之卜 未&上形成一個露出一橫跨該主 動區域的凹陷區域的第二夹阻 ^ 矛尤阻圖案，其中一個閘極區域是 在该半導體基板以及該隔離介電膜之上； 利用該第二光阻圖案作為一個光罩以蝕刻該第二硬式 光罩圖案、第一介電膜、半導體基板以及隔離介電膜，藉 此在該凹陷區域中形成一個鰭狀類型主動區域； 移除该第二光阻圖案以及第二硬式光罩圖案； 蝕刻該第二介電膜以及隔離介電膜，以露出該主動區 域的表面； 在該主動區域的露出的表面之上形成一閘極介電膜； 以及 在具有该鰭狀類型主動區域以及凹陷區域的半導體區 域之上形成一個閘極。 12·如申請專利範圍第丨〗項之方法，其更包括濕式蝕 刻該氮化膜層至一指定的厚度，該指定的厚度係根據在一 個後續的製程中被形成的鰭狀類型主動區域的一個鰭狀部 份的線寬而被決定的。 28 200814204 13.如申請專利範圍第11項之方法，其中該隔離介電 膜形成步驟係包括： 填滿該溝槽以及一在該第一介電膜以及該氮化膜圖案 之間的空間，藉此形成一介電膜層；以及 藉由化學機械研磨（CMP)蝕刻該介電膜直到該氮化膜 圖案露出為止，以形成一隔離介電膜。

   14·如申請專利範圍第13項之方法，其更包括步驟有： 在七成该介電膜層之前，在該溝槽的表面之上依序地 形成一熱氧化膜、一氮化膜以及一介電膜。 二=·如申請專利範圍第u項之方法，其係包括濕式蝕 刻該第二介電膜以及隔離介電膜以平坦化該半導體基板。 16·如申請專利範圍第11項之方法，其更包括步驟有： 在形成該第二介電膜之後執行井與通道的離子植入。 17·如申請專利範圍帛16項之方法，其更包括在該半 導體基板的-個核心區域、—個周圍區域以及—個單元區 域上執行井與通道的離子植入。 其係包括濕式蝕 18.如申請專利範圍第u項之方法， 刻该弟一介電膜以及隔離介電膜。 11項之方法，其中該閘極形成 19·如申請專利範圍第 步驟係包括： 形成一閘極下方的電極層 區域以及凹陷區域； 藉此填滿該鰭狀類型主動 平坦化該閘極下方的電極層； 在該下方的電極層之上依容4、 序地形成一閘極上方的電極 29 200814204 層以及一閘極上方的絕緣膜；以及 利用個閘極光罩以依序地蝕刻該上方的絕緣膜、上 方的電極層以及下方的電極層。 20·如申請專利範圍帛u項之方法，其中在該間極被 形成之後，一系列的製程係被執行，其係包括： 在該些閘極之間的一個區域中，藉由離子植入以形成 一個輕摻雜汲極（LDD)區域； 在該閘極的侧壁上形成一間隙壁絕緣膜； 在源極/汲極區域上執行離子植入； 電連接一個插塞至該源極/汲極區域； 形成一位元線接點以及一位元線； 形成一電容器接點以及一電容器；以及 形成一金屬線接點以及一金屬線。 21· —種用於形成一個半導體元件的方法，其係包括步 驟有： 在一個半導體基板之上形成一第一介電膜； 在該第一介電膜之上的一個所要的主動區域上以指定 的尺寸依序地形成一個氮化膜圖案以及一個第一硬式光罩 圖案； 在該氮化膜圖案以及該第一硬式光罩圖案的侧壁上形 成一絕緣膜； 利用該絕緣膜以及第一硬式光罩圖案作為一個光罩以 餘刻該第一介電膜以及半導體基板，藉此形成一個溝槽； 移除該絕緣膜以及第一硬式光罩圖案，藉此在具有該 30 200814204 槽的半V體基板的整個表面上形成一隔離介電膜； 蝕刻該隔離介電膜以降低該隔離介電膜的高度，並且 移除該氮化膜圖案以及第一介電膜； 在一個該第一介電膜從其中移去的區域中形成一第二 介電膜； 在邊半導體基板的整個表面上形成一個第二硬式光 圖案； % 在忒第一硬式光罩圖案之上形成一個光阻圖案，該光 Τ圖案係露出一個與一所要的閘極區域以及該主動區域重 ®的區域以及一個垂直的SOI類型區域； 以忒光阻圖案作為一個光罩來蝕刻該第二硬式光罩圖 木第一介電膜、半導體基板以及隔離介電膜，藉此形成 一個凹陷區域以及一個鰭狀類型主動區域； 移除該光阻圖案以及第二硬式光罩圖案； 蝕刻該第二介電膜以及隔離介電膜，藉此露出該主動 g 區域的表面； 在該主動區域的露出的表面之上形成一閘極介電膜； 以及 >在具有忒垂直的SOI類型主動區域以及該凹陷區域的 半導體區域之上形成一個閘極。 22·—種用於形成一個半導體元件的方法，其係包括步 驟有： 在一個半導體基板之上形成一第一介電膜； 在該第一介電膜之上形成一氮化膜層； 31 200814204 在該氮化膜層之上形成一個第一光阻圖案，該第一光 阻圖案係界定-個主動區域在尺寸上等於或小於由習知技 術所形成的主動區域指定的尺寸； 利用該第一絲圖案作為一個光罩以姓刻該氮化膜 層、第-介電膜以及半導體基板，藉此形成__個溝槽； 移除該第-光阻圖案，並且濕式餘刻該㈣刻的氮化 膜層的表面至-指定的厚度，以形成—個小於該主動區域 ^ 至少一指定的尺寸的氮化膜圖案； 藉由利用該氮化膜圖案作為一個光罩以蝕刻該第一介 電膜， 在具有該溝槽的半導體基板的整個表面上形成—隔離 介電膜； ㉔刻該隔離介電膜以降低該隔離介電膜的高度，並且 移除該氮化膜圖案以及第一介電膜； 在一個該第一介電膜㈣中移㈣域中形成一第二 I 介電膜； 在該半導體基板的整個表面上形成—㈣二硬式光罩 圖案； —在該第二硬式光罩圖案之上形成—個第二光阻圖案， 該第二光阻圖案係露出-個與—所要的問極區域以及該主 動區域重疊的區域以及一個垂直的S0I類型區域； 利用該第二光阻圖案作為—個光罩以餘刻該第二硬式 光罩圖木、第一介電膜、半導體基板以及隔離介電膜，藉 此形成一個凹陷區域以及一個鰭狀類型主動區域； 32 200814204 移除該第二光阻圖案以及第二硬式光罩圖案； 蝕刻該第二介電膜以及隔離介電膜，藉此露出該主動 區域的表面； 在該主動區域的露出的表面之上形成-閘極介電膜； 以及 在具有該垂直的SOI類型主動區域以及該凹陷區域的 半導體區域之上形成一個閘極。 • 十一、圖式： 如次頁。

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