[发明专利]具有球形凹陷和鞍鳍的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包含：

有源区；

形成在有源区的沟道形成区中具有一定深度的球形凹陷；

包围有源区的器件隔离结构，其中器件隔离结构具有线形开口，使得器件隔离结构的表面低于球形凹陷的底部，并且部分有源区呈鞍鳍状突出于器件隔离结构；

形成在由开口暴露的器件隔离结构和包含球形凹陷的有源区上方的栅极绝缘层；和

形成在栅极绝缘层上方的栅电极，栅电极填充在球形凹陷中，并且覆盖由开口暴露的器件隔离结构。

2.权利要求1的半导体器件，其中所述球形凹陷包含：

具有第一宽度的垂直轮廓的颈部图案；和

具有大于第一宽度的第二宽度的圆形轮廓的球形图案。

3.权利要求2的半导体器件，其中球形凹陷的颈部图案宽度基本上与器件隔离结构的开口宽度相同。

4.权利要求3的半导体器件，其中呈鞍鳍状突出于器件隔离结构的有源区的高度为至少约150。

5.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：

在衬底中形成器件隔离结构，以限定有源区；

蚀刻有源区的沟道形成区至一定深度，以形成球形凹陷；

选择性蚀刻器件隔离结构，以形成线形开口，使得器件隔离结构的表面低于球形凹陷的底部，并且部分有源区呈鞍鳍状突出于器件隔离结构；

在包括球形凹陷的所得结构表面和由开口暴露的器件隔离层上方形成栅极绝缘层；和

在栅极绝缘层上方形成栅电极，使得栅电极填充在球形凹陷中，并且覆盖由开口暴露的器件隔离结构。

6.权利要求5的方法，其中所述选择性蚀刻还包括：

形成打开球形凹陷的入口并且呈线形打开邻近球形凹陷的器件隔离结构的掩模；和

使用掩模作为蚀刻阻挡层，选择性蚀刻器件隔离结构，使得器件隔离结构的上表面低于球形凹陷的底部表面。

7.权利要求6的方法，其中形成掩模还包括：形成打开球形凹陷的入口至一定宽度并且呈线形打开邻近球形凹陷的器件隔离结构至基本相同宽度的掩模。

8.权利要求6的方法，其中形成掩模还包括形成打开球形凹陷入口的掩模，并且打开器件隔离结构的蚀刻深度比球形凹陷的底部表面深至少150。

9.一种制造半导体器件的方法，该方法包括：

在衬底中形成器件隔离结构，以限定有源区；

选择性蚀刻器件隔离结构，以形成暴露有源区的沟道形成区两侧的开口，其中开口的底部低于有源区的表面；

蚀刻高于开口底部表面的有源区的沟道形成区，以形成具有鞍鳍结构的球形凹陷；

在包括球形凹陷的所得结构表面上方形成栅极绝缘层；和

在栅极绝缘层上方形成栅电极，使得栅电极填充在球形凹陷中，并且覆盖由开口暴露的器件隔离结构。

10.权利要求9的方法，其中形成开口包括：

形成同时呈线形打开衬底上方的有源区的沟道形成区和部分器件隔离结构的掩模；和

使用掩模作为蚀刻阻挡层，选择性蚀刻器件隔离结构。

11.权利要求9的方法，其中形成球形凹陷包括：

蚀刻由开口暴露的有源区沟道形成区，以形成具有侧壁的颈部图案；

在颈部图案的侧壁上形成间隔层；和

将颈部图案的底部蚀刻成圆形轮廓，以形成球形图案。

12.权利要求11的方法，其中形成还包括形成包含氮化物的间隔层。

13.权利要求11的方法，其中蚀刻颈部图案的底部还包括各向同性蚀刻。

14.权利要求9的方法，其中开口的深度比球形凹陷的底部表面深至少150。