專利名稱：半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成度越來越高，半導(dǎo)體器件工作需要的電壓和電流不斷降低，晶體管開關(guān)的速度也隨之加快，隨之對半導(dǎo)體工藝各方面要求大幅提高。現(xiàn)有技術(shù)工藝已經(jīng)將晶體管以及其他種類的半導(dǎo)體器件組成部分做到了幾個(gè)分子和原子的厚度，組成半導(dǎo)體的材料已經(jīng)達(dá)到了物理電氣特性的極限。隨著柵極工藝進(jìn)入了一個(gè)新的階段，最早達(dá)到極限的部分就是組成半導(dǎo)體器件的柵極氧化層，又稱柵層間介質(zhì)層，現(xiàn)有的工藝通常采用二氧化硅(Si02)作為柵極層間介質(zhì)層的材料。同1995年晶體管中二氧化硅層相比，65納米工藝的晶體管中的二氧化硅層已經(jīng)縮小到只有前者的十分之一，達(dá)到僅有5個(gè)氧原子的厚度。作為阻隔柵極導(dǎo)電層和其下層(例如半導(dǎo)體襯底)之間的絕緣層，二氧化硅層已經(jīng)不能再縮小了，否則產(chǎn)生的漏電流會讓晶體管無法正常工作，如果提高有效工作的電壓和電流，更會使芯片功耗增大到驚人的地
止/J/ O因此，業(yè)界找到了比二氧化硅具有更高的介電常數(shù)和更好的場效應(yīng)特性的材料-高介電常數(shù)材料(High-K Material)，用以更好的分隔柵極和晶體管其他部分，大幅減少漏電量。同時(shí)，為了與高介電常數(shù)材料兼容，采用金屬材料代替原有多晶硅作為柵導(dǎo)電層材料，從而形成了新的柵極結(jié)構(gòu)-金屬柵極。圖1 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中金屬柵極制作過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，常見金屬柵極的制作過程包括:首先，在半導(dǎo)體襯底10上形成虛設(shè)柵極20、柵極側(cè)墻30以及柵極層間介質(zhì)層40 ;接著，在所述半導(dǎo)體襯底10上形成圖案化的光刻膠，所述圖案化的光刻膠暴露所述虛設(shè)柵極20，隨后利用各向異性的干法刻蝕去除所述虛設(shè)柵極20，以形成柵極溝槽50 ;之后，在所述柵極溝槽50中填充金屬材料并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，以形成金屬柵極(圖中未標(biāo)示)。然而，在實(shí)際工藝中，干法刻蝕并不能夠完全達(dá)到各項(xiàng)異性，即無法完全垂直刻蝕，刻蝕過程中刻蝕物質(zhì)會產(chǎn)生不同方向的反射，從而增加了水平方向的過度刻蝕，由于過度刻蝕會進(jìn)一步刻蝕損傷柵極側(cè)墻30，甚至層間介質(zhì)層40，導(dǎo)致形成例如圖2所示的結(jié)構(gòu)，形成界面不平整的、呈“大肚”形的柵極溝槽50，在該“大肚”形的柵極溝槽50中填充金屬材料，不僅會形成大量的孔洞(void)，影響金屬柵極的性能，還會使金屬材料與層間介質(zhì)層40產(chǎn)生不良擴(kuò)散，使金屬離子進(jìn)入到層間介質(zhì)層40中，降低層間介質(zhì)層40的絕緣性，引起漏電甚至穿通導(dǎo)電的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件不能通過可靠性測試，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量下降(Yield loss)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在形成金屬柵極的半導(dǎo)體器件的制作方法中，在沉積形成金屬柵極步驟之前，提供一種能夠形成良好界面平整度的柵極溝槽，以提高半導(dǎo)體器件的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層，所述原位摻雜柵極層中摻雜離子的濃度由下向上先增大后減??；利用光刻和刻蝕工藝，圖案化所述原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層，形成虛設(shè)柵極；對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理，使所述虛設(shè)柵極形成中間向上下兩端漸寬的形狀；在虛設(shè)柵極的側(cè)壁形成柵極側(cè)墻，并在所述柵極側(cè)墻外形成層間介質(zhì)層；干法刻蝕去除所述虛設(shè)柵極，以形成側(cè)壁平整的柵極溝槽。進(jìn)一步的，所述原位摻雜柵極層的材質(zhì)為多晶硅或無定形硅，所述原位摻雜柵極層中摻雜離子為硼、磷、砷中的一種或其任意組合。進(jìn)一步的，所述原位摻雜柵極層采用化學(xué)氣相沉積法形成，反應(yīng)物包括含硅氣體和摻雜離子化合物，形成所述原位摻雜柵極層的過程中通入摻雜離子化合物的濃度先增大后減小。較佳的，所述反應(yīng)物包括娃燒和乙硼燒，所述娃燒的氣體流量為50sccm lOOOsccm，所述乙硼烷的氣體流量為小于lOOsccm，反應(yīng)溫度為500 650°C，環(huán)境壓力為0.1 IOOTorr的環(huán)境氛圍。進(jìn)一步的，所述無摻雜柵極層的材質(zhì)為多晶硅或無定形硅。進(jìn)一步的，所述無摻雜柵極層采用化學(xué)氣相沉積法形成，反應(yīng)氣體包括含硅氣體，較佳的，所述含硅氣體為硅烷。進(jìn)一步的，所述原位摻雜柵極層和所述無摻雜柵極層在同一反應(yīng)腔室中先后形成。進(jìn)一步的，在對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理的步驟中，刻蝕物質(zhì)包括磷酸，所述磷酸的質(zhì)量濃度為50% 85%，所述磷酸的溫度為50 200°C。進(jìn)一步的，在對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理的步驟之后，所述虛設(shè)柵極形成中間向上下兩端漸寬的形狀。進(jìn)一步的，在形成柵極側(cè)墻和層間介質(zhì)層的步驟中，包括:在所述虛設(shè)柵極和半導(dǎo)體襯底上沉積柵極側(cè)墻薄膜；干法刻蝕所述柵極側(cè)墻薄膜，直至暴露所述虛設(shè)柵極頂面和半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，覆蓋所述虛設(shè)柵極；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述虛設(shè)柵極的頂面。進(jìn)一步的，在形成側(cè)壁平整的柵極溝槽的步驟之后，還包括在所述柵極溝槽中形成金屬柵極的步驟。進(jìn)一步的，所述原位摻雜柵極層的厚度范圍為200 500埃。進(jìn)一步的，所述無摻雜柵極層的厚度范圍為10 100埃。結(jié)合上述半導(dǎo)體器件的制造方法，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底上虛設(shè)柵極，位于所述虛設(shè)柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻以及位于所述虛設(shè)柵極外的半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，其中，所述虛設(shè)柵極自中間向上下兩端漸寬，且所述虛設(shè)柵極中摻雜離子的濃度由上到下先增大后減小。綜上所述，本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的制造方法通過形成包括原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層的虛設(shè)柵極，形成的原位摻雜柵極的摻雜濃度由底向上的濃度先增大后減小，并且在形成柵極側(cè)墻和層間介質(zhì)層之前，對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理，使虛設(shè)柵極形成中間向上下兩端漸寬的形狀，使其后形成的柵極側(cè)墻中間厚上下兩端漸薄的形狀，柵極側(cè)墻的外壁在縱向上呈直線，內(nèi)壁貼合虛設(shè)柵極的外壁。從而在最后干法刻蝕去除虛設(shè)柵極的過程中，避免了干法刻蝕的刻蝕離子對虛設(shè)柵極以及柵極側(cè)墻的中間區(qū)域的過度刻蝕損傷，進(jìn)而防止柵極側(cè)墻和層間介質(zhì)層的過度刻蝕損傷，從而形成了側(cè)壁界面良好的柵極溝槽，使后續(xù)形成金屬柵極步驟中，能夠減少孔洞的形成，并減少了金屬柵極中金屬離子向?qū)娱g介質(zhì)層的擴(kuò)散，保持層間介質(zhì)層良好的介電能力，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的性能。


圖1 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中金屬柵極制作過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造方法的流程示意圖。圖4 圖11為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。在本發(fā)明中所述的“上”、“下”以及“中間”等依照圖4 圖11所示的位置方向。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造方法的流程示意圖。如圖3所示，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟:步驟SOl:提供半導(dǎo)體襯底；步驟S02:在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層；步驟S03:利用光刻和刻蝕工藝，圖案化所述原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層，形成虛設(shè)柵極；步驟S04:對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理，所述原位摻雜柵極層的刻蝕速率大于所述無摻雜柵極層；步驟S05:在虛設(shè)柵極的側(cè)壁形成柵極側(cè)墻，并在所述柵極側(cè)墻外形成層間介質(zhì)層；步驟S06:刻蝕去除所述虛設(shè)柵極，形成側(cè)壁平整的柵極溝槽。圖4 圖10為本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合圖4 圖10詳細(xì)說明本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造過程。如圖4所示，在步驟SOl中，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100可以為單晶硅、多晶硅或者鍺硅化合物等半導(dǎo)體材質(zhì)；在所述半導(dǎo)體襯底100中可以形成有有源電路(圖中未標(biāo)出)；此外，所述半導(dǎo)體襯底100中還可以形成有其他各種元件隔離，例如淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)等用以形成半導(dǎo)體器件的必要結(jié)構(gòu)；上述結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際半導(dǎo)體器件制造工藝過程確定，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知技術(shù)內(nèi)容，故不再贅述。繼續(xù)參考圖4，在步驟S02中，在所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成原位摻雜柵極層201和無摻雜柵極層202。所述原位摻雜柵極層201的材質(zhì)可以為多晶硅或無定形硅，所述原位摻雜柵極層201中具有摻雜離子，摻雜離子可以為硼、磷、砷中的一種或任意組合，還可以為其他摻雜離子例如銦、銻等，所述原位摻雜柵極層201可以采用化學(xué)氣相沉積法形成，例如低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)等，沉積過程的反應(yīng)物可以包括含硅氣體和摻雜離子化合物，其中摻雜離子的化合物可以為AsH3, BF3, PH3，沉積過程的反應(yīng)氣體反應(yīng)物包括含硅氣體和摻雜離子，在較佳的實(shí)施例中，所述反應(yīng)物包括硅烷和乙硼烷，所述硅燒的氣體流量為50sccm IOOOsccm,所述乙硼燒的氣體流量為小于IOOsccm,反應(yīng)溫度為500 650°C，環(huán)境壓力為0.1 lOOTorr，沉積過程中通入摻雜離子化合物的濃度先增大后減小，摩爾濃度范圍控制在lE22cm_3之內(nèi)，其中較佳的控制在5E2IcnT3之內(nèi)，從而使形成的所述原位摻雜柵極層201中摻雜離子的濃度是由下向上先增大后減小的。所述無摻雜柵極層202的材質(zhì)可以為多晶硅或無定形硅，可以采用化學(xué)氣相沉積法形成，例如低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)或等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)等，沉積過程的反應(yīng)氣體為含硅的氣體，不含摻雜離子的化合物，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，采用硅烷作為反應(yīng)氣體，氣體流量范圍為50sccm lOOOsccm，環(huán)境溫度范圍為500 650°C，環(huán)境壓力范圍為
0.1 IOOTorr的環(huán)境氛圍中沉積，從而形成不含摻雜離子的無摻雜柵極層202。所述原位摻雜柵極層201和所述無摻雜柵極層202的材質(zhì)可以是相同的，均為多晶硅或無定形硅，僅在有無摻雜離子上有所差別。因此，所述原位摻雜柵極層201和所述無摻雜柵極層202可以在同一反應(yīng)腔室中依次形成，以提高工藝效率，減少環(huán)境對半導(dǎo)體器件引入的雜質(zhì)污染。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，形成過程如下:首先，通入含硅氣體和摻雜離子化合物，根據(jù)工藝的要求調(diào)整通入的摻雜離子化合物的濃度和濃度變化的規(guī)律，使通入摻雜離子化合物的濃度先增大后減小，形成所述原位摻雜柵極層201 ;直到摻雜離子化合物的濃度減為零，即停止通入摻雜離子，根據(jù)工藝的要求控制沉積時(shí)間，以形成無摻雜柵極層202。在形成原位摻雜柵極層201階段，由于通入的摻雜離子化合物的濃度是先增大后減小的漸變過程，因此形成的原位摻雜柵極層201中的摻雜離子的濃度是由下向上是先增大后減小的。最終形成的所述原位摻雜柵極層201的較佳的厚度范圍為200 500埃，所述無摻雜柵極層202的較佳的厚度范圍為10 100埃。結(jié)合圖5和圖6，在步驟S03中，利用光刻和刻蝕工藝，圖案化所述原位摻雜柵極層201和無摻雜柵極層202，形成虛設(shè)柵極203 ;如圖5和圖6所示，在所述無摻雜柵極層202上涂覆光刻膠，對所述光刻膠進(jìn)行刻蝕和顯影形成圖案化的光刻膠300，以該圖案化的光刻膠300為掩膜，干法刻蝕所述原位摻雜柵極層201和無摻雜柵極層202，利用干法刻蝕的各向同性的性質(zhì)，形成虛設(shè)柵極203，其后去除所述圖案化的光刻膠300。如圖7所示，步驟S04中，對所述虛設(shè)柵極203進(jìn)行濕法刻蝕處理；在步驟S02中，形成的原位摻雜柵極層201中摻雜離子的濃度是由下向上先增大后減小的，根據(jù)濕法刻蝕的刻蝕速率與摻雜離子的濃度呈線性的關(guān)系，即摻雜離子的濃度越大，刻蝕速率越快，故在濕法刻蝕處理之后，而無摻雜柵極層202的厚度幾乎不變，原位摻雜柵極層201形成如圖7所示的中間向上下兩端漸寬的啞鈴型結(jié)構(gòu)形狀。在本實(shí)施例中，濕法刻蝕的刻蝕物質(zhì)可以包括磷酸，磷酸的質(zhì)量濃度為50% 85%，所述磷酸的溫度為50 200°C，以能夠良好地控制刻蝕的速率和刻蝕程度。結(jié)合圖8 圖10，在步驟S05中，在虛設(shè)柵極203的側(cè)壁形成柵極側(cè)墻300，并在所述柵極側(cè)墻300外形成層間介質(zhì)層400。具體形成過程如下:如圖8所示，在所述虛設(shè)柵極203和半導(dǎo)體襯底100上沉積柵極側(cè)墻薄膜301 ;接著，干法刻蝕所述柵極側(cè)墻薄膜301，直至暴露所述虛設(shè)柵極203的頂面和半導(dǎo)體襯底100，從而在所述虛設(shè)柵極203的側(cè)壁形成柵極側(cè)墻300，由于干法刻蝕各項(xiàng)同性的形成，形成的柵極側(cè)墻300的外壁在縱向上為直線，內(nèi)壁貼合虛設(shè)柵極203的外壁，因而形成如圖9所示的中間厚上下兩端漸薄的形狀；然后，在所述半導(dǎo)體襯底100上沉積層間介質(zhì)層400，覆蓋所述虛設(shè)柵極203 ;進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述虛設(shè)柵極203的頂面，最終形成如圖10所示結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，所述柵極側(cè)墻300的材質(zhì)可以為氧化硅或氮化硅的一種或其組合，所述層間介質(zhì)層400的材質(zhì)可以為氧化硅或Low-K材料的一種或其組合。如圖11所示，在步驟S06中，干法刻蝕去除所述虛設(shè)柵極203，形成側(cè)壁平整的柵極溝槽500。在所述虛設(shè)柵極203上形成圖案化的光刻膠(圖中未標(biāo)示)，暴露所述虛設(shè)柵極，接著以所述圖案化的光刻膠為掩膜，干法刻蝕去除所述虛設(shè)柵極500。在步驟S06中，形成的原位摻雜柵極層201中摻雜離子的濃度是由下向上先增大后減小，柵極側(cè)墻300為中間厚上下兩端薄的形狀，由于干法刻蝕對柵極側(cè)墻300的刻蝕速率小于虛設(shè)柵極203的刻蝕速率，因此避免了干法刻蝕的刻蝕離子對虛設(shè)柵極以及柵極側(cè)墻的中間區(qū)域的過度刻蝕損傷，進(jìn)而防止柵極側(cè)墻203和層間介質(zhì)層400的過度刻蝕損傷，從而形成如圖11所示的側(cè)壁界面良好的柵極溝槽300，且剩余的柵極側(cè)墻203保持了一定的厚度，能夠起到良好的絕緣能力。在步驟S06之后，半導(dǎo)體器件的制造方法還包括在所述柵極溝槽500中形成金屬柵極的步驟，形成金屬柵極的步驟可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常見的工藝方法，且故不再贅述。由于形成了側(cè)壁界面良好的柵極溝槽300，且剩余的柵極側(cè)墻203保持了一定的厚度，能夠起到良好的絕緣能力，從而在形成金屬柵極的過程中，減少了孔洞的形成，并減少了金屬柵極中金屬離子向?qū)娱g介質(zhì)層400的擴(kuò)散，保持層間介質(zhì)層400良好的介電能力。綜上所述，本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的制造方法通過形成包括原位摻雜柵極層201和無摻雜柵極層202的虛設(shè)柵極203，形成的原位摻雜柵極201的摻雜濃度由底向上的濃度先增大后減小，并且在形成柵極側(cè)墻300和層間介質(zhì)層400之前，對所述虛設(shè)柵極203進(jìn)行濕法刻蝕處理，使虛設(shè)柵極203形成中間向上下兩端漸寬的形狀，使其后形成的柵極側(cè)墻300中間厚上下兩端漸薄的形狀，柵極側(cè)墻300的外壁在縱向上呈直線，內(nèi)壁貼合虛設(shè)柵極203的外壁。從而在最后干法刻蝕去除虛設(shè)柵極203的過程中，減慢了干法刻蝕的刻蝕離子因反彈等造成的異向刻蝕對虛設(shè)柵極203以及柵極側(cè)墻203的中間區(qū)域的刻蝕速率，進(jìn)而防止柵極側(cè)墻203和層間介質(zhì)層400的過度刻蝕損傷，從而形成了側(cè)壁界面良好的柵極溝槽300，使后續(xù)形成金屬柵極步驟中，能夠減少孔洞的形成，并減少了金屬柵極中金屬離子向?qū)娱g介質(zhì)層400的擴(kuò)散，保持層間介質(zhì)層400良好的介電能力，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的性能。如圖10所示，結(jié)合上述半導(dǎo)體器件的制造方法，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件的一中間過程的結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)包括:半導(dǎo)體襯底100、位于所述半導(dǎo)體襯底100上虛設(shè)柵極203，位于所述虛設(shè)柵極203側(cè)壁上的柵極側(cè)墻300以及位于所述虛設(shè)柵極300外的半導(dǎo)體襯底100上的層間介質(zhì)層400，其中，所述虛設(shè)柵極203自中間向上下兩端漸寬，且所述虛設(shè)柵極203中摻雜離子的濃度由上到下先增大后減小。由于虛設(shè)柵極203的形狀呈中間向上下兩端漸寬的形狀，使其后形成的柵極側(cè)墻300的外壁在縱向上呈直線，內(nèi)壁貼合虛設(shè)柵極203的外壁，呈現(xiàn)中間厚上下兩端漸薄的形狀。使該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)在后續(xù)干法刻蝕去除虛設(shè)柵極203的過程中，減慢干法刻蝕的刻蝕離子對虛設(shè)柵極203以及柵極側(cè)墻203的中間區(qū)域的刻蝕速率，進(jìn)而防止柵極側(cè)墻203和層間介質(zhì)層400的過度刻蝕損傷，從而形成了側(cè)壁界面良好的柵極溝槽300，使后續(xù)形成金屬柵極步驟中，能夠減少孔洞的形成，并減少了金屬柵極中金屬離子向?qū)娱g介質(zhì)層400的擴(kuò)散，保持層間介質(zhì)層400良好的介電能力。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層，所述原位摻雜柵極層中摻雜離子的濃度由上到下先增大后減??； 利用光刻和刻蝕工藝，圖案化所述原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層，形成虛設(shè)柵極； 對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理，使所述虛設(shè)柵極形成中間向上下兩端漸寬的形狀； 在虛設(shè)柵極的側(cè)壁形成柵極側(cè)墻，并在所述柵極側(cè)墻外形成層間介質(zhì)層； 干法刻蝕去除所述虛設(shè)柵極，以形成側(cè)壁平整的柵極溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位摻雜柵極層的材質(zhì)為多晶硅或無定形硅，所述原位摻雜柵極層中摻雜離子為硼、磷、砷中的一種或其任意組合。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位摻雜柵極層采用化學(xué)氣相沉積法形成，反應(yīng)物包括含硅氣體和摻雜離子的化合物，形成所述原位摻雜柵極層的過程中通入摻雜離子化合物的濃度先增大后減小。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述反應(yīng)物包括硅烷和乙硼燒，所述娃燒的氣體流量為50sccm IOOOsccm,所述乙硼燒的氣體流量為小于lOOsccm，反應(yīng)溫度為500 650°C，環(huán)境壓力為0.1 lOOTorr。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述無摻雜柵極層的材質(zhì)為多晶娃或無定形娃。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述無摻雜柵極層采用化學(xué)氣相沉積法形成，反應(yīng)氣體包括含硅氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述含硅氣體為硅烷。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位摻雜柵極層和所述無摻雜柵極層在同一反應(yīng)腔室中形成。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理的步驟中，刻蝕物質(zhì)包括磷酸,所述磷酸的質(zhì)量濃度為50 % 85 %，所述磷酸的溫度為50 200°C。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在對所述虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理的步驟之后，所述虛設(shè)柵極形成中間向上下兩端漸寬的形狀。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在形成柵極側(cè)墻和層間介質(zhì)層的步驟中，包括: 在所述虛設(shè)柵極和半導(dǎo)體襯底上沉積柵極側(cè)墻薄膜； 干法刻蝕所述柵極側(cè)墻薄膜，直至暴露所述虛設(shè)柵極頂面和半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，覆蓋所述虛設(shè)柵極； 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述虛設(shè)柵極的頂面。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在形成側(cè)壁平整的柵極溝槽的步驟之后，還包括在所述柵極溝槽中形成金屬柵極的步驟。
13.如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位摻雜柵極層的厚度范圍為200 500埃。
14.如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述無摻雜柵極層的厚度范圍為10 100埃。
15.一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底上虛設(shè)柵極，位于所述虛設(shè)柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻以及位于所述虛設(shè)柵極外的半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，其特征在于，所述虛設(shè)柵極自中間向上下兩端漸寬，且所述虛設(shè)柵極中摻雜離子的濃度由上到下先增 大后減小。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種半導(dǎo)體器件的制造方法及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，通過形成包括原位摻雜柵極層和無摻雜柵極層的虛設(shè)柵極，其中原位摻雜柵極的摻雜濃度由底向上的濃度先增大后減小，接著對虛設(shè)柵極進(jìn)行濕法刻蝕處理，使虛設(shè)柵極形成中間細(xì)上下兩端漸寬的形狀，使其后形成的柵極側(cè)墻中間厚上下兩端漸薄的形狀，從而在最后干法刻蝕去除虛設(shè)柵極的過程中，減慢干法刻蝕的刻蝕離子對虛設(shè)柵極以及柵極側(cè)墻的中間區(qū)域的刻蝕速度，進(jìn)而防止柵極側(cè)墻和層間介質(zhì)層的過度刻蝕損傷，形成側(cè)壁界面良好的柵極溝槽，能夠使后續(xù)形成金屬柵極中減少孔洞的形成，并減少了金屬柵極中金屬離子向?qū)娱g介質(zhì)層的擴(kuò)散，保持層間介質(zhì)層良好的介電能力，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號H01L21/28GK103165451SQ20111040763
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者符雅麗, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司