(57)【要約】  本発明は隔離領域形成法を含む。半導体材料内へ拡張する開口部が形成されることができ、下部周辺は直線化されないが開口部の上部周辺は直線部によって保護されることができる。開口部の広げられた領域を形成するために直線化されない部分が次にエッチングされることができる。その後、隔離領域を形成するために開口部が絶縁材料で満たされることができる。トランジスタ装置は隔離領域の向かい側に形成されることができ、そして隔離領域によってお互いに電気的に隔離されることができる。本発明はまた半導体材料内へ拡張する電気的絶縁隔離構造を含む半導体構造を含み、この構造は球根状底部領域および半導体材料の底部領域から表面へ上方向に拡張する幹領域を含む。【選択図】図１０
2008544573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ拡張する開口部を形成し、
前記開口部の下部周辺の少なくとも一部が直線化されないまま前記開口部の上部周辺を直線部で保護し、
前記上部周辺を保護しながら、前記開口部の球根状拡張部を形成するために前記直線化されない部分をエッチングし、そして
前記球根状拡張部を絶縁材料で実質上満たす
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項２】
前記半導体材料はシリコンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記直線部は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記直線部は酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記直線部は前記開口部の周辺に沿って前記半導体材料の酸化によって形成されることを特徴とする請求項４記載の処理方法。
【請求項６】
前記直線部は
前記開口部の前記下部周辺および前記上部周辺の両方の全体をおおう直線部材料を形成し、そして
前記開口部の該上部周辺を保護する前記直線部として前記開口部の該上部周辺に沿って前記直線部材料を残しながら前記下部周辺の少なくとも一部から前記直線部材料を除去するために前記直線部材料を異方性的にエッチングする
ことによって形成されることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項７】
前記開口部の前記直線化されない一部は前記開口部の底部の全体を含むことを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項８】
前記エッチングは少なくとも実質上等方性であるエッチングを使用することを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項９】
前記エッチングは少なくとも実質上等方性であるエッチングの後に、異方性であるエッチングを使用することを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項１０】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ第一深さまで拡張する開口部を形成し、
有機重合体を含む直線部で前記開口部の周辺を直線化し、
前記開口部の上部領域に沿って前記直線部を残しながら前記開口部の下部領域から前記直線部を除去し、そして
前記開口部の広げられた拡張部を形成するために少なくとも実質上等方性であるエッチングで前記開口部の前記直線化されない下部領域をエッチングする
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項１１】
前記半導体材料は実質的にシリコンからなることを特徴とする請求項１０記載の処理方法。
【請求項１２】
前記開口部の前記下部領域から前記直線部の除去は前記直線部の異方性的なエッチングを含むことを特徴とする請求項１０記載の処理方法。
【請求項１３】
異方性であるエッチングで前記開口部の前記直線化されない下部領域をまずエッチングし、そして少なくとも実質上等方性であるエッチングで前記開口部の直線化されていない下部領域を次にエッチングすることをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記エッチングの後に、前記有機重合体の直線部を除去しそしてその後に誘電体材料で前記開口部を満たすことをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記有機重合体の直線部は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
シリコン含有材料を用意し、
前記シリコン含有材料内に開口部を形成し、前記開口部は球根状底部領域及び前記底部領域から前記シリコン含有材料の表面まで上方向に拡張する幹領域を有し、
前記開口部を絶縁材料で実質上満たし、
前記開口部の片側上に第一トランジスタ装置を形成し、前記第一トランジスタ装置は前記シリコン含有材料内へ拡張する第一ソース／ドレイン領域の一対を有し、
前記第一トランジスタに対して前記開口部の反対側上に第二トランジスタ装置を形成し、前記第二トランジスタ装置は前記シリコン含有材料内へ拡張する第二ソース／ドレイン領域の一対を有し、そして
前記第一および第二トランジスタ装置間に電気的隔離を用意するために前記開口部内の前記絶縁材料を用いる
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項１７】
前記開口部の前記形成は
前記シリコン含有材料内へ拡張する前記幹領域を形成し、
前記幹領域の側壁にそう保護層を形成し、そして
前記保護層は前記側壁に沿っていながら、少なくとも実質上等方性であるエッチングで前記開口部の球根状底部領域を形成する
ことを含むことを特徴とする請求項１６記載の処理方法。
【請求項１８】
前記保護層は二酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記保護層は重合有機材料を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記絶縁材料で前記開口部を実質上満たす前に前記保護層を除去することをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
前記保護層が前記開口部内に残り前記開口部は前記絶縁材料で実質上満たされることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
前記開口部が前記絶縁材料で実質上満たされる後に前記第一および前記第二トランジスタの少なくともひとつが形成されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
前記絶縁材料は本質的に二酸化シリコンからなることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
前記第一ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
前記第二ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第一および第二ソース／ドレイン領域は前記球根状底部領域の全体をおおうことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２７】
半導体材料、そして
球根状底部領域および前記半導体材料の前記底部領域から表面まで上方向に拡張する幹領域を有し前記半導体材料内へ拡張する電気的絶縁材料構造を含む
ことを特徴とする半導体構造。
【請求項２８】
前記半導体材料はシリコンを含むことを特徴とする請求項２７記載の構造。
【請求項２９】
前記半導体材料は実質的にシリコンからなることを特徴とする請求項２７記載の構造。
【請求項３０】
前記絶縁材料は実質的に二酸化シリコンからなることを特徴とする請求項２９記載の構造。
【請求項３１】
前記構造は
前記電気的絶縁構造の片側上の第一トランジスタ装置であって、前記第一トランジスタ装置は前記半導体材料内へ拡張する第一ソース／ドレイン領域の一対を有し、
前記第一トランジスタから前記電気的絶縁構造の反対側上の第二トランジスタ装置であって、前記第二トランジスタ装置は前記半導体材料内へ拡張する第二ソース／ドレイン領域の一対を有し、そして
前記絶縁材料は前記第一および第二トランジスタ装置間に電気的隔離を提供することを
さらに含むことを特徴とする請求項２７記載の構造。
【請求項３２】
第一ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項３１記載の構造。
【請求項３３】
第二ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項３２記載の構造。
【請求項３４】
前記第一および第二ソース／ドレイン領域は前記球根状底部領域上の全体をおおうことを特徴とする請求項３１記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体処理方法、および半導体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路の集積レベルの増加とともに、隣接する電気装置間の電気的隔離を持続することは絶えまない大きな課題となってきている。例として、ダイナミックス・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）の密度はＤＲＡＭ技術における進歩の効力によって三年おきにおよそ四倍となってくる。装置寸法縮尺とともに、隔離構造のためのスペースが縮小してきたため、メモリ・アレイ領域内の電気的隔離を持続する（特にセルとセル間隔離）ことはさらなる大きな課題となってきている。一般の隔離構造は溝（またはトレンチ：ｔｒｅｎｃｈｅｄ）隔離構造（例えば、浅い溝隔離構造など）、そして、構造のために利用できる絶えず減少する領域内にそのような隔離構造の溝を形成して満たすことがより大きな課題となってきている。
【０００３】
セルとセル間隔離は集積回路の故障原因における大きな要因となってきており、そのような故障はしばしば溝隔離領域周辺の漏れのためによるものとなる。フィールド・インプラントは溝隔離構造周辺の漏れを防ぐための試みとして用いられてきたが、しかしそのようなことはリフレッシュで問題を引き起こすことになる。
【０００４】
セルとセル間隔離はすでに問題となっている課題で、そして将来の隔離構造のために利用できるより密なピッチおよびより小さなスペースのために将来世代の装置にとってさらなる課題となってくることが予期されている。結果的に、新しい隔離構造の開発が望ましい。セルとセル間隔離のために適している隔離構造などが特に望ましいであろう。
【発明の開示】
【０００５】
[発明の要約]
１つの形態において、本発明は半導体処理（または製造：ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方法を含む。半導体材料が用意され、そして半導体材料内へ拡張する開口部が形成される。開口部の下部周辺の少なくとも一部が直線化されず、一方開口部の上部周辺に直線部（ｌｉｎｅｒ）が設けられる。開口部の球根状拡張部を形成するために直線化されない部分の（または、直線化されない部分を貫いて：ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｕｎｌｉｎｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）エッチングが実施され、そしてそのような球根状拡張部が実質上絶縁材料で満たされる。
【０００６】
１つの形態において、本発明は半導体処理方法に及ぶ。半導体材料が用意され、そして半導体材料内へ第一深さまで拡張する開口部が形成される。開口部の下部領域を除いて、開口部の周辺が保護直線部で直線化される。開口部の広げられた拡張部を形成するために少なくとも実質上等方性エッチングであるエッチングで開口部の直線化されない下部領域にわたってエッチングが実施される。
【０００７】
１つの形態において、本発明は半導体処理方法に及ぶ。シリコン含有材料が用意される。シリコン含有材料内へ拡張する開口部が形成される。開口部は球根状底部領域およびシリコン含有材料の底部領域から表面まで上向きに拡張する幹領域を有する。開口部が実質上絶縁材料で満たされる。第一トランジスタ装置が開口部の片側上に形成され、第一トランジスタ装置はシリコン含有材料内へ拡張する第一ソース／ドレインの一対を有する。第一トランジスタ装置から開口部の反対側上に第二トランジスタ装置が形成され、第二トランジスタ装置はシリコン含有材料内へ拡張するソース／ドレインの一対を有する。開口部内の絶縁材料は第一と第二トランジスタ装置間の電気的隔離を提供するために使用される。
【０００８】
１つの形態において、本発明は半導体構造を含む。この構造は半導体材料と半導体材料内へ拡張する電気的に絶縁構造を含む。電気的に絶縁構造は球根状底部領域と半導体材料の底部領域から表面まで上向きに拡張する幹領域を有する。この構造は電気的に絶縁構造の片側上に第一トランジスタ装置および電気的に絶縁構造の反対側上に第二トランジスタ装置をさらに含むことができ、絶縁構造の絶縁材料は第一と第二トランジスタ装置間の電気的隔離を提供する。[発明の好適実施例]
本発明は開口部または溝の底部領域が拡張される処理を含む。特定の形態において、溝隔離構造を作るために開口部が絶縁材料で満たされる拡張された底部領域を有する。そのような隔離構造はメモリ・アレイにおけるセルとセル間隔離のための従来技術の隔離構造と比較して改善を提供することができる。従来技術の構造に生じ得るリフレッシュと機能に関連して、メモリ・アレイに関連する装置のリフレッシュと機能を改善するために、本発明のいくつかの特定の応用は本発明に従って形成される隔離構造を使用する。本発明のいくつかの特定の形態において、本発明の通りに形成される隔離領域の拡張するボウル部（つまり、拡張された底部領域）はアクセス装置のチャネル領域から比較的に離れるように保たれるため装置の動作パラメータ（例えば、チャネル長と駆動電流）が本発明の隔離領域の使用によって不利に影響されない。
【０００９】
本発明の特定の形態は図１−１０の参照とともに説明される。
図１を参照すると、半導体構造１０は予備処理段階において図解される。構造１０は基板１２を含む。基板は適切なバックグラウンド・ドーパントで軽くドープされた単結晶シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むことができ、そして特定の形態において、バックグランドｐ型ドーパントで軽くドープされた単結晶シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むことができる。後記のクレームの理解を助けるために、“半導体性の基板”及び“半導体基板”という用語は半導体性の材料を含むいかなる構造も意味するように定義され、半導体性のウエハーなどのバルク半導体性の材料（単独または他の材料を含むように組み立てられている）、そして半導体性の材料層（単独または他の材料を含むように組み立てられている）を含んでいるがこれに限定されない。“基板”という用語は上述の半導体性の基板を含んでいるがこれに限定されていないいかなる支える構造も指す。
【００１０】
シリコンは典型的な半導体材料で基板１２に組み入れることができるが、基板は例えばゲルマニウムを含む他の半導体材料を含むことができると理解されたい。
層１４は二酸化シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなり、基板１２上形成される；層１６は窒化シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなり、層１４上に形成される。基板１２をおおうハードマスクを形成するために層１４と１６がともにパターン化される。パターン化されたハードマスクは基板１２の上部表面まで拡張する開口部１８を有する。層１４と１６はいかなる適切な処理を通してもパターン化されることができ、例えば、層１６上にフォトリソグラフィのパンターンニングされたフォトレジストを形成し、フォトレジストからパターンを下にある層１４と１６上に転写し、そしてその後にフォトレジストを除去する処理を含む。
【００１１】
図２を参照すると、開口部１８は基板１２の半導体材料内へ拡張される。開口部は適切な異方性エッチングによって拡張され、そして基板内へいかなる適切な深さまででも拡張されることができる。例として、溝隔離領域の形成に開口部１８が結局使用されるべきものであれば、開口部は溝隔離領域のために通常に使用される深さおよびおよそ等しい深さまで拡張されることができる。開口部はいかなる適切な形でも有することができ、そして特定の形態において図２の断面側図面に関連するページの縦方向の内にそして外へ拡張する溝であることができる。
【００１２】
開口部１８は基板１２内の開口部の最広部分において開口部を横切って拡張する最大断面側幅１９を有する。そのような幅はいかなる適切な幅であることもでき、そして特定の形態においておよそ１００ナノメータよりすくなくまたは等しい幅である。
【００１３】
図３を参照すると、直線部２０は開口部１８の周辺に沿って形成される。示された直線部はマスキング材料１４と１６に沿っていなく、半導体材料基板１２のみに沿って拡張する。しかしながら、本発明はまた、直線部は層１４と１６の露出された表面に沿ってと同様に半導体材料基板１２の露出された表面に沿って拡張するいくつかの形態（示されない）を網羅することが理解されたい。
【００１４】
後続エッチング中（後述）に基板１２の表面を保護するために直線部２０はいかなる適切な材料を含むこともできる。例として、直線部２０は二酸化シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むことができる。そのような形態において、開口部内に二酸化シリコンを堆積することによって形成されることができ、および／または開口部内のシリコン含有基板１２の露出された表面を熱酸化することによって形成されることができる。もし基板１２はシリコン以外の半導体材料を含めば、直線部２０として開口部内に形成された酸化物は二酸化シリコン以外の酸化物となる。直線部２０を形成するために使用される酸化は、その場合あるいは他の場合、例えば、Ｏ２プラズマを有する酸化、そしていくつかの形態において化学酸化へ塩素を含ませることもできる。
【００１５】
本発明のいくつかの形態において、直線部２０は重合有機材料（または、別名、有機重合体（または有機ポリマー））からなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むことができる。例として、直線部２０は炭素、水素そしてフッ素の組み合わせからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むことができる。そのような形態において、重合体はＣＨＦ３， ＣＨ２Ｆ２， ＣＨ３Ｆ， ＣＦ４， ＣＨ４， Ｃ２Ｈ６， Ｃ２Ｈ４， ＮＨ３， および ＨＢｒの内のひとつまたはそれ以上から形成されることができる。直線部が有機重合体を含めば、それが基板１２の半導体材料上に直接にでき（示されるように）、または中間層、例えば、固有酸化物の薄い層などの上にできる。
【００１６】
開口部１８内に一様に直線部を堆積するために、直線部２０を形成するために使用される堆積条件は適度の高気圧、そして低いバイアス電圧を含むことができる。直線部が重合有機材料を含めば、直線部は、開口部１８内の半導体材料基板１２の露出された表面に沿って堆積されることに加えて、層１４と１６の露出された表面上に堆積されるようになる。
【００１７】
図４を次に参照すると、直線部２０は異方性エッチングを受けさせられ、開口部の上部領域に沿っている直線部をそのままにしながら開口部１８の下部領域に沿っている直線部から除去する。図４の断面側図面に示されるように直線部２０は２つ分離部分に別れるように現れる。しかしながら、上から見れば開口部１８は連続する側壁を有することができ、そして、ゆえに直線部２０は図４の処理段階において側壁の横周辺の四方の全方向に拡張することができると理解されたい。
【００１８】
いくつかの形態において、開口部１８は上部周辺および下部周辺を有するように考慮することができ、下部周辺は、限定されるべきでないが、開口部の最も底部部分を含む。示されるエッチングは開口部の最も底部部分から直線部を除去し、そして最も底部部分の上の領域から直線部を除去しない。開口部の上部周辺および開口部の下部周辺間の区別けは開口部のいかなる位置にでも出現でき、図４の処理段階における直線部の残りは開口部の上部周辺全体を保護し、そして開口部の下部周辺の少なくとも一部が直線化されないと一般的に理解される。下部周辺の直線化されない一部は下部周辺の最も底部部分であることができ、開口部の最も底部部分の近傍の領域であることができ、または開口部の最も底部部分と開口部の最も底部部分の近傍の領域のいくつかの組み合わせであることができる。
【００１９】
開口部の下部周辺から直線部２０を除去するために使用される化学エッチングはいかなる適切な化学エッチングであってもできる。例として、もし直線部２０は二酸化シリコンまたは有機重合体からなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含めば、エッチングはＣＦ４， ＣＨＦ３， ＣＨ２Ｆ２， ＨＢｒ， および Ｃｌ２の内のひとつまたはそれ以上を使用することができ；そして典型的に低気圧および適度の高バイアスで実施されるであろう。バイアスはエッチングを高度の異方性に引き起こすことができる。
【００２０】
図４の構造は基板１２の半導体材料内へ拡張する開口部１８を含むように考慮することができ、直線部２０によって保護される開口部の上部周辺そして開口部の下部周辺の少なくとも直線化されない一部を有する。一方、開口部の直線化されない部分は開口部の直線化されない下部領域として考慮することができ、そして開口部の直線化された部分は開口部の直線化された上部領域として考慮することができる。
【００２１】
図５を次に参照すると、開口部１８の直線化されない部分はエッチングのために露出されながら直線部２０は開口部１８の側壁を保護するために使用される。エッチングは典型的に等方性、実質上等方性、または少なくとも異方性エッチングと等方性エッチング間の遷移エッチングである。エッチングは開口部の広げられた拡張３０を形成するために開口部１８の下部部分を広げる。本発明の示された形態において、広げられた拡張部３０は球根状拡張部である。
【００２２】
広げられた拡張部３０を形成するために使用されるエッチングはいかなる適切な化学エッチングでも含むことができ、そして特定の形態において層１４の二酸化シリコン、層１６の窒化シリコン、および直線部２０の材料に関して基板１２の半導体材料（例えば、そのような半導体材料はシリコンであることができる）のための等方性化学選択式を実質上含むであろう。エッチング用化学物質は、例えば、ＮＦ３および／または ＳＦ６に基づき、そして適度のエージェントとしてＨＢｒ， ＣＨＦ３， ＣＨ２Ｆ２および Ｏ２の内のひとつまたはそれ以上も含むことができる（横のエッチングを抑えるためにそのような適度のエージェントは特別に含まれ、このためボウル３０は縦方向において過度に伸びるよりも形状において比較的に円状となるように終える）。エッチングはウェット・エッチングまたはドライ・エッチング処理を用いることで成し遂げることができる。
【００２３】
開口部の広げられた領域を形成するために使用されるエッチングは等方性エッチングであることができるが、エッチングは典型的に絶対に等方性よりも実質上等方性であることと理解されたい。言い換えれば、エッチングはわざとまたは例えば、絶対的な等方性エッチングの生成が困難である原因から典型的には少しの異方性要素を有するが、；しかしほとんど等方性であろう。本明細書と続くクレームの解釈の目的のため、「少なくとも実質上等方性」のという文句は実質上等方性条件と絶対的に等方性条件を含むことが理解されたい。
【００２４】
図５の断面側構成は広げられた底部領域３０から上向きに拡張している狭い幹領域３４の構成を有する開口部１８を含むように考慮することができる。示される広げられた領域３０は比較的に鋭い角を有し、広げられた領域は開口部の狭い領域と結合する。以下の図１２と１３に関連して詳細に述べられるように、広げられた領域３０の形成中に異方性第一エッチングを等方性第二エッチングに結合することによって角３２の鋭さが修正されることができる。開口部１８は示された図５の断面側図面に関連するページの内にそして外へ縦方向に拡張する溝の形状であることができると理解されたい。
【００２５】
図６を参照すると、直線部２０（図５）は開口部１８の幹領域３４内から除去される。そのような除去はいかなる適切なエッチング用化学物質によっても成し遂げることができる。
【００２６】
図６の開口部１８はいかなる適切な寸法も有することができる。いくつかの形態において、幹領域はおよそ１００ナノメータより少ない最大断面側幅１９を有することができ、そして特定の形態においておよそ５０ナノメータからおよそ１００ナノメータまでの最大断面側幅を有することであろう。広げられた領域３０は幅１９より少なくとも１０ナノメータ大きい最大断面側幅３６を有し、そして特定の形態において示された断面側図面内の幅１９よりおよそ２０ナノメータからおよそ８０ナノメータまでより大きいことができる（言い換えれば、示された断面側図面内の開口部１８の元の最も横方向で外側の側壁の縁の両側上で横方向で外側へおよそ１０ナノメータからおよそ４０ナノメータまで拡張することができる）。
【００２７】
図７を参照すると、開口部１８は材料４０で満たされる。本発明の特定の形態において、基板１２内へ拡張する電気的隔離領域を形成するために開口部１８が結局使用され、そしてしたがって材料４０は電気的に絶縁材料に該当することができる。そのような形態において、材料４０はいかなる適切な電気的に絶縁組成物または組成物の組み合わせでも含むことができ、そして、例えば、二酸化シリコンをからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるように含むように構成することができる。開口部１８の全体を満たすように材料４９が示されているが、本発明は開口部１８の一部のみを満たす他の形態（示されない）に及ぶことが理解されたい。例として、材料４０は開口部の残りの全体を満たさずに球根状拡張部３０を実質上満たすことができ、または球根状領域３０を実質上満たしそしてまた球根状領域から上方向に拡張する幹領域３４も実質上満たすことができる。
【００２８】
本発明の示された形態は幹領域内から除去される直線部を有するが、本発明はまた開口部１８がさまざまな材料で満たされるように幹領域内に直線部が残される形態に及ぶことができると理解されたい。例として、直線部は二酸化シリコンを含み、そして隔離領域を形成するために幹領域が結局二酸化シリコンで満たされれば、幹領域内に直線部の二酸化シリコンが残ることができる。しかしながら、直線部は開口部を満たすために使用される材料に混入するために適合する化合物をそうでなければ含むか否かにもかかわらず、開口部３０を形成する処理中に直線部上に蓄積されている不純材料を除去するために幹領域内から直線部をきれいにすることは有利となれる。
【００２９】
図８を次に参照すると、層１６を横切ってそして絶縁材料４０の上部表面を横切って拡張する平坦化された上部表面４１を形成するために構造１０は研磨（例えば、化学機械研磨など）を受ける。平坦化は層１６の最上位表面にて停止することができ、またはいくつの形態において層１６内へ拡張することができる。
【００３０】
図９を参照すると、層１４と１６（図８）が除去される。絶縁材料４０を含む構造は、いくつかの形態において、隔離構造であることができ、そして溝隔離構造に対応すると考えることができる。そのような隔離構造は、示された断面側図面において、広げられたベース３０（また球根状領域またはボウル領域として参照することもできる）そしてそのようなベースから上向きに拡張する幹３４とを有する。回路装置は隔離構造の両側に用意することができ、そしてこの構造は装置間に電気的分離を提供するために使用されることができる。
【００３１】
図１０は第一トランジスタ装置５０と第二トランジスタ装置６０間の電気的隔離を提供するために材料４０の隔離構造を使用する例示的な構成を図解する。第一トランジスタ装置は隔離構造の片側上に形成され、そして第二トランジスタ装置は隔離構造の反対側上に形成される。第一トランジスタ装置はゲート誘電体材料５４、電導性のゲート材料５６、そして絶縁キャップ５８を含むトランジスタゲート５２からなる。ゲート誘電体は、例えば、二酸化シリコンからなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるようにできる。電導性のゲート材料いかなる適切な電気的に導電性の組成物または組成物の組み合わせでも含むことができ、そして特定の形態においてひとつまたはそれ以上のさまざまな金属、金属の組成物、そして電導性ドープされた半導体材料（例えば、電導性ドープされたシリコンなど）を含むであろう。電気的に絶縁キャップ５８はいかなる適切な電気的に絶縁組成物または組成物の組み合わせを含むことができ、そして特定の形態において窒化シリコンと二酸化シリコンの一方または両方を含むであろう。
【００３２】
ソース／ドレイン領域５７の一対はゲート５２に近く、そしてゲート５２の下のチャネル領域を通じてお互いに電気的に結合されそしてゲート５２によって制御される。ソース／ドレイン領域５７は基板１２内へ拡張する電導性ドープされた拡散領域を含み、そしてｐ型ドーパントとｎ型ドーパントの一方または両方を含むことができる。当業者によって認識されるように、示されたソース／ドレイン領域５７は軽くドープされた拡張部５９と重くドープされた領域５５を含む。
【００３３】
トランジスタ装置５０はゲート５２の側面に側壁スペーサー５３を含むように示された。そのような側壁スペーサーはいかなる適切な組成物または組成物の組み合わせを含むことができ、そして特定の形態において、窒化シリコンと二酸化シリコンの一方または両方からなる、実質的にからなる、あるいはのみからなるようにできる。
【００３４】
トランジスタ装置６０はゲート誘電体６４、導電性のゲート材料６６、そして絶縁キャップ６８を含むトランジスタゲート６２を含む。ゲート誘電体６４、電導性のゲート材料６６、そして絶縁キャップ６８は上述のゲート誘電体５４、電導性のゲート材料５６、そして絶縁キャップ５８と同様の組成を含むことができる。トランジスタ装置６０はまた、基板１２内へ拡張するソース／ドレイン拡散領域６７を含み、そして軽くドープされた拡張部６９と重くドープされた領域６５を有する。いくつかの形態において、ソース／ドレイン領域５７は第一ソース／ドレイン領域として参照することができ、ソース／ドレイン領域６７は第二ソース／ドレイン領域として参照することができる。
【００３５】
第二トランジスタ装置６０は側壁スペーサー５３に類似した側壁スペーサー６３を含み、そして側壁スペーサー５３のための前述と同組成を含むことができる。  
図１０の構造の断面側図面は球根状領域３０の全体の上にあるソース／ドレイン領域５７と６７を有し、そしてソース／ドレイン領域と球根状領域間のギャップ７０によって球根状領域３０から離される。本発明のいくつかの形態において、隣接トランジスタのソース／ドレイン領域が球根状領域に拡張するように、図１０の球根状領域よりも浅い球根状領域を有する隔離構造４０を形成することは効果がある。例として、図１１は、隔離構造の球根状領域３０へ拡張するトランジスタ装置５０と６０のソース／ドレイン領域を有する以外は、図１０と類似する構造を示し、図１１の構造は図１０の構造と同一にラベルされている。
【００３６】
ソースの接合漏れを取り去るために隔離領域４０の球根状領域３０の下に拡張するように隣接するトランジスタ装置のソース／ドレイン領域を形成することは効果がある。これに代わって、隔離構造４０の球根状領域３０の十分上にソース／ドレイン領域があるように図１０に示されるタイプの構造を形成し、これにより、従来技術の隔離領域で得られるものよりよい装置間の電気的隔離を用意すること以外に隣接するトランジスタ装置の性能に影響しないことは、効果がある。
【００３７】
図１０と１１の隔離領域は基板１２の最上位表面上に上方向に拡張する幹３４を有するが、本発明は層４と１６（図８）の除去後に幹がさらに研磨され、その結果幹は基板１２の最上位表面とほぼ同一面最上位表面を有するような他の形態（不図示）に及ぶことを理解されたい。
【００３８】
図５に関連する上述の本発明の形態は図４の開口部１８の底部部分に沿って直線部の除去直後に等方性エッチングが実施される本発明のひとつの実施例に関する。本発明の他の形態は、等方性エッチングに続く開口部の直線化されない部分の第一異方性エッチングを含む。第一異方性エッチングの使用は球根状領域に隣接する角部（例えば、図５に示される角３２など）が制御される鋭さを有するようにすることができる。角部の鋭さを制御するための異方性エッチング／等方性エッチングの組み合わせを使用する形態は図１２と１３と関連して説明される。
【００３９】
まず図１２を参照すると、構造１０は図４のその後の処理段階にあるものとして示される。図４の実施例の説明に用いられる同一の番号が図１２の説明に使用される。ゆえに、この構造１０は基板１２上にある層１６と１４を含むように示され、そして基板１２内へ拡張する開口部１８を有するように示される。図１２の処理段階は、図４の直線化されない部分を通して開口部を拡張するために異方性エッチングを使用することによって図４の処理段階における開口部よりも深くまで拡張する開口部１８を有する。
【００４０】
図１３を参照すると、開口部１８のボウル領域３０を形成するために等方性エッチングがその後に使用される。図１３の形態は図５の形態よりもボウル領域が幹領域３４に接するところで滑らかな角部３２を有する。本発明のいくつかの形態において、図１２の異方性エッチングのためと同様に図１３の等方性エッチングのためにＮＦ３と ＨＢｒが使用
され、エッチングの横方向に対するエッチングの下方向の量はＮＦ３ と ＨＢｒの比によって制御される。等方性エッチングは典型的に横方向にエッチングする量に対しておよそ７０％下方向にエッチングし、そして横方向にエッチングする量に対して７０％より大きく下向きにエッチングするものは典型的に異方性エッチングとして考慮することができる。
【００４１】
図１３の開口部１８の球根状領域３０と幹領域３４間の遷移の滑らかさは図５の実施例に関連する開口部内に形成される隔離構造の特性を改善することができる。いくつかの形態において、等方性エッチング前に直線化されない部分の異方性エッチングの使用の付加的に、または、そのかわりに、開口部１８内の絶縁材料の形成中に熱酸化の使用によって幹領域と広げられた領域３０の遷移は滑らかにすることができる。
【００４２】
図１−１３に関連する上述の本発明のさまざまな形態は多数の応用に使用することができる。いくつかの応用において、本発明はメモリ・アレイ（例えば、ダイナミックス・ランダム・アクセス・メモリ・アレイ）内のセルとセル間隔離の改善のための新しい溝隔離構造（例えば、浅い溝隔離構造）の形成に使用することができる。本発明は標準溝隔離処理の比較的に少ない変更を含み、そしてしたがって従来の処理に経済的に組み込むことができる。隔離の深さを調整することによって、そして隔離領域の底部において生成されるボウルのサイズを調整することによって、接合漏れパスの部分を閉じることによってセル側接合漏れが減少でき、データ保持を助けることができる。本発明の構造は現在及び将来世代ＤＲＡＭのために応用可能であり、そして新しいマスクまたは複雑な新しい処理レベルを追加せずに処理に取り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の好まれる実施例が下記の関連する図面で説明される。
【図１】図１は本発明の模範的な形態の予備処理段階における半導体ウェファー断片の線図、断面側図面である。
【図２】図２は図１の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図３】図３は図２の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図４】図４は図３の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図５】図５は図４の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図６】図６は図５の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図７】図７は図６の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図８】図８は図７の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図９】図９は図８の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図１０】図１０は図９の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図１１】図１１は図９の後続の処理段階において、図１０の代替形態に従う図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図１２】図１２は図４の後続の処理段階において、図５の代替形態に従う図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図１３】図１３は図１２の後続の処理段階における図１の半導体ウェファー断片の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月4日(2006.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ拡張する開口部を形成し、
前記開口部の下部周囲の少なくとも一部が直線化されないまま前記開口部の上部周囲を直線部で保護し、
前記上部周囲を保護しながら、前記開口部の球根状拡張部を形成するために前記直線化されない部分をエッチングし、前記球根状拡張部を形成するための前記エッチングは第一エッチングに続く第二エッチングを使用し、前記第一エッチングは異方性で、および第二エッチングは少なくとも実質上等方性であり、そして
前記球根状領域を絶縁材料で実質上満たす
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項２】
前記半導体材料はシリコンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記直線部は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記直線部は酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記直線部は前記開口部の周囲にそって前記半導体材料の酸化によって形成されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記直線部は
前記開口部の前記下部周囲および前記上部周囲の両方の全体をおおう直線部材料を形成し、そして
前記開口部の該上部周囲を保護する前記直線部として前記開口部の該上部周囲に沿って前記直線部材料を残しながら前記下部周囲の少なくとも少なくとも一部から前記直線部材料を除去するために前記直線部材料を異方性的にエッチングする
ことによって形成されることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項７】
前記開口部の前記直線化されない部分は前記開口部の底部の全体を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ第一深さまで拡張する開口部を形成し、
有機重合体を含む直線部で前記開口部の周囲を直線化し、
前記開口部の上部領域に沿って前記直線部を残しながら前記開口部の下部領域から前記直線部を除去し、
前記開口部の拡張部を形成するために異方性であるエッチングで前記開口部の前記直線化されない下部領域を第一エッチングし、そして
前記第一エッチングの後に、前記開口部の前記拡張部を広げるために少なくとも実質上等方性であるエッチングで前記開口部の前記直線化されない下部領域を第二エッチングする
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項１１】
前記半導体材料は実質的にシリコンからなることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記開口部の前記下部領域からの前記直線部の除去は前記直線部の異方性的エッチングを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記第一及び第二のエッチングの後に、前記重合有機物の直線部を除去しそしてその後に誘電体材料で前記開口部を満たすことをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の処理方法。
【請求項１５】
前記重合有機物の直線部は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項１０記載の処理方法。
【請求項２４】
シリコン含有材料を用意し、
前記シリコン含有材料内に拡張する開口部を形成し、前記開口部は球根状底部領域及び前記底部領域から前記シリコン含有材料の表面まで上方向に拡張する幹領域を有し、
前記開口部を実質上絶縁材料で満たし、
前記開口部の片側上に第一トランジスタ装置を形成し、前記第一トランジスタ装置は前記シリコン含有材料内へ拡張する第一ソース／ドレイン領域の一対を有し、
前記第一トランジスタから前記開口部の反対側上に第二トランジスタ装置を形成し、前記第二トランジスタ装置は前記シリコン含有材料内へ拡張する第二ソース／ドレイン領域の一対を有し、
前記第一および第二トランジスタ装置間に電気的隔離を用意するために前記開口部内の前記絶縁材料を使用し、そして
前記第一ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張する
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項２５】
前記第二ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項３２】
半導体材料、そして
球根状底部領域および前記半導体材料の前記底部領域から表面まで上方向に拡張する幹領域を有し前記半導体材料内へ拡張する電気的絶縁材料構造、
前記電気的に絶縁構造の片側上の第一トランジスタ装置であって、前記第一トランジスタ装置は前記半導体材料内へ拡張する第一ソース／ドレイン領域の一対を有し、
前記第一トランジスタから前記電気的絶縁構造の反対側上の第二トランジスタ装置であって、前記第二トランジスタ装置は前記半導体材料内へ拡張する第二ソース／ドレイン領域の一対を有し、そして
前記絶縁材料は前記第一および第二トランジスタ装置間に電気的隔離を提供し、そして
前記第一ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを
ことを特徴とする半導体構造。
【請求項３３】
前記第二ソース／ドレイン領域のひとつは前記球根状底部領域へ拡張することを特徴とする請求項３２記載の構造。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月18日(2008.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ拡張する開口部を形成し、
前記開口部の下部周囲の少なくとも一部が直線化されないまま前記開口部の上部周囲を直線部で保護し、
前記上部周囲を保護しながら、前記開口部の球根状拡張部を形成するために前記直線化されない部分をエッチングし、前記エッチングは異方性であり、これは等方性のエッチングが後続し、そして
前記球根状領域を絶縁材料で満たす
ことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項２】
前記直線部は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記直線部は
前記開口部の前記下部周囲および前記上部周囲の両方の全体をおおう直線部材料を形成し、そして
前記開口部の該上部周囲を保護する前記直線部として前記開口部の該上部周囲に沿って前記直線部材料を残しながら前記下部周囲の少なくとも一部から前記直線部材料を除去するために前記直線部材料を異方性的にエッチングする
ことによって形成されることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項４】
半導体材料を用意し、
前記半導体材料内へ第一深さまで拡張する開口部を形成し、
有機重合体を含む直線部で前記開口部の周囲を直線化し、
前記開口部の上部領域に沿って前記直線部を残しながら前記開口部の下部領域から前記直線部を除去し、
前記開口部を前記半導体材料中へ第二の深さまで拡張するために異方性であるエッチングで前記開口部の直線化されていない下方周囲をエッチングし、そして前記開口部を前記第二の深さまで拡張した後、前記開口部の広げられた拡張部を形成し、前記開口部を、第三の深さまで拡張するために少なくとも実質的には等方性であるエッチングで前記開口部の直線化されてない下方周囲をエッチングすることからなる
半導体の処理方法。
【請求項５】
前記直線部の有機重合体は炭素、水素及びフッ素を含むことを特徴とする請求項４記載の処理方法。
【国際調査報告】
2008544573.tif 000016
2008544573.tif 000017
2008544573.tif 000018