[发明专利]包括空沟槽结构的半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及包括空沟槽结构的半导体器件及其制造方法。该方法基于以下步骤：在包括衬底和至少一个绝缘层的本体(30)中形成沟槽(41)；以及在本体上方沉积金属层(46)，用于封闭沟槽的口。通过选择性地刻蚀本体形成沟槽，其中反应副产物在沟槽的壁上沉积并且形成沿着沟槽的壁的钝化层和在沟槽的口附近的限制元件(45)。

技术领域

本发明涉及用于制造包括空沟槽结构的半导体器件的方法和使用所述方法获得的半导体器件。

背景技术

在目前的上下文中，术语“空沟槽”指的是沟槽(或一些其他任何形状的腔)未被填充的事实，与在沟槽自身内部存在的压强的情况无关。

在半导体器件中，有时候需要提供空沟槽。例如，正在研究其中存在在顶部由通过金属层(例如铝)封闭的非常深的沟槽的空沟道晶体管器件(也被称作“微型真空管”或“真空微电子器件”-VMD)，该空沟道晶体管器件作为离子发射器元件操作。

空沟槽微电子器件的实施例的示例及其制造方法例如描述在以本申请人的名义在2013年5月31日提交的意大利专利申请MI2013A000897中，如在下文中所描述的。

参考图1，空沟槽器件1包括诸如硅的重掺杂的半导体材料的衬底2、在衬底1上方延伸的层4-6的堆叠3、贯穿堆叠3的厚度延伸直到衬底1的沟槽或孔10以及在堆叠3上方延伸并且在顶部封闭沟槽10的阴极金属区域11。在本文中，沟槽10处于负压强的情况下，并且因此被定义为“真空孔”。

这里，层的堆叠3包括在衬底2上的第一绝缘层4、由例如多晶硅组成的半导体层5和在半导体层5上的第二绝缘层6。

接触结构12在阴极金属区域11上方形成，并且阳极金属层13在衬底2下方延伸。

氮化硅的钝化层15涂覆沟槽10的侧壁。

器件1如下获得：层4-6依次沉积在衬底2上；然后，使用抗蚀剂掩膜，在不同的装置中并且使用合适的刻蚀溶剂依次化学刻蚀层4-6。接下来，以高保形的方式沉积钝化层15，并且然后从沟槽10的底部并且从第二绝缘层6上方的沟槽10的外部部分去除钝化层15。然后，在顶部封闭沟槽10并且形成阴极金属区域11的例如由铝组成的金属层以非保形的方式沉积并且光刻成形。

在器件的实际制造中，已经注意到金属层的沉积中的困难是形成阴极区域11。实际上，即便使用非保形材料和沉积技术，并不总是可以保证金属不大量地穿透到沟槽10中。另一方面，考虑到在沟槽10中的任何可能的金属迹线可以造成不能轻易地与阴极金属区域的发射区分的漏电，确定器件的不总正确的操作，因此沟槽内的金属粒子的存在是不利的。

发明内容

因此，期望金属层(包括阴极区域)只在沟槽上方延伸并且不穿透其中。

考虑到不存在停止结构，也考虑到在某些应用中存在负压强的情况，也和其他空沟槽半导体产品一样，满足该要求并不简单。

因此，本发明的目标是提供将克服现有技术的缺点的方法和器件。

根据本发明，提供了一种用于制造微电子半导体器件的方法，包括：在本体中形成沟槽，所述沟槽具有侧壁和口；以及在所述本体上方沉积金属层，所述金属层封闭所述沟槽的所述口，其中形成沟槽包括执行对所述本体的选择性刻蚀，由此在所述沟槽的所述口附近形成限制元件的情况下，形成反应副产物并且使得所述反应副产物在所述沟槽的壁上沉积。

根据本发明，提供了一种微电子半导体器件，包括：本体；沟槽，在所述本体中延伸，所述沟槽具有侧壁和口；限制元件，在所述沟槽的所述口附近延伸，所述限制元件由刻蚀反应副产物形成；以及金属层，在所述本体上方，所述金属层封闭所述沟槽的所述口而不穿透到所述沟槽中。