一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子
目-Ο
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路制造領(lǐng)域，隨著M0S晶體管尺寸的不斷縮小，由器件的物理極限所帶來(lái)的影響也越來(lái)越大，器件的特征尺寸按比例縮小也變得更加困難，其中M0S晶體管及其電路制造領(lǐng)域容易出現(xiàn)從柵極向襯底的漏電問(wèn)題。
[0003]當(dāng)前解決上述問(wèn)題的方法是在半導(dǎo)體器件中采用高Κ金屬柵極來(lái)代替常規(guī)的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。目前金屬柵極的形成方法大都選用后柵工藝，例如首先形成虛擬柵極，然后沉積層間介電層覆蓋所述虛擬柵極，最后去除所述虛擬柵極，形成溝槽，在所述溝槽中填充高Κ材料以及金屬柵極，之后執(zhí)行平坦化步驟。但是所述平坦化步驟的終點(diǎn)位置難以確定，從而使金屬柵極的高度難以控制，引起金屬柵極高度不均一的問(wèn)題，降低了器件的性能和良率。
[0004]因此需要對(duì)目前所述金屬柵極的制備過(guò)程作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0006]本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括:
[0007]提供基底，在所述基底上形成有虛擬柵極、位于所述虛擬柵極側(cè)壁上的間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層以及覆蓋所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層的層間介電層；
[0008]平坦化所述層間介電層至所述虛擬柵極；
[0009]回蝕刻所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層；
[0010]去除所述虛擬柵極，然后形成金屬柵極；
[0011]平坦化所述金屬柵極至所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層。
[0012]可選地，回蝕刻所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層的量小于平坦化所述層間介電層過(guò)程中形成的凹陷的量。
[0013]可選地，所述層間介質(zhì)層為氧化物。
[0014]可選地，所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層為氮化物。
[0015]可選地，所述金屬柵極包括高Κ介電層。
[0016]可選地，所述虛擬柵極選用多晶硅。
[0017]可選地，形成金屬柵極的方法包括:
[0018]去除所述虛擬柵極，以形成溝槽；
[0019]本發(fā)明還提供了一種基于上述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。
[0020]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。
[0021 ] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種新的半導(dǎo)體器件的制備方法，在所述方法中首先形成虛擬柵極、間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層(SiN)和層間介電層，將所述層間介電層平坦化至所述虛擬柵極，然后回蝕刻所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層(SiN)，最后形成金屬柵極并平坦化，通過(guò)增加回蝕刻所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層(SiN)的步驟，來(lái)改善所述金屬柵極平坦化終點(diǎn)信號(hào)的確定。
[0022]本發(fā)明所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0023](1)改善金屬柵極平坦化終點(diǎn)信號(hào)的確定，以改進(jìn)對(duì)所述柵極高度的控制，提高金屬柵極高度的均一性。
[0024](2)改善所述金屬柵極的殘留問(wèn)題。
[0025](3)提高所述金屬柵極后柵工藝的工藝窗口。
【附圖說(shuō)明】
[0026]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中所述半導(dǎo)體器件制備過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2a_2f為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述半導(dǎo)體器件制備過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為制備本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0032]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0033]空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。
[0034]在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說(shuō)明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。
[0035]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0036]實(shí)施例1
[0037]目前含有金屬柵極的半導(dǎo)體器件的制備方法如圖1所示，首先提供基底101，在所述基底上形成虛擬柵極結(jié)構(gòu)102，然后在所述基底101和所述虛擬柵極結(jié)構(gòu)102上形成間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層103，并在所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層103上通過(guò)FCVD (流體化學(xué)氣相沉積)方法沉積FCVD介電層104，接著對(duì)FCVD介電層進(jìn)行干法蝕刻、濕法蝕刻以及平坦化，其中所述FCVD介電層104在平坦化之后其表面凹陷嚴(yán)重(如圖1所示)，其影響后續(xù)工藝中金屬柵極平坦化終點(diǎn)的確定，從而使金屬柵極的高度難以控制，導(dǎo)致金屬柵極高度不均一，影響器件的性能和良率。
[0038]為此，本發(fā)明提供了一種新的半導(dǎo)體器件的制備方法，下面結(jié)合圖2a_2f對(duì)本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件以及制備方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0039]執(zhí)行步驟201，提供基底201，在所述基底201上形成虛擬柵極202、間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層203以及層間介電層204。
[0040]具體地，如圖2a所示，所述基底201包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底可以為以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)以及絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)等。
[0041]其中所述基底包括圖案密集區(qū)(Dense)和圖案稀疏區(qū)(ISO)，在所述圖案密集區(qū)(Dense)中形成有大量的M0S元器件，具體的器件種類和數(shù)目并不局限于某一種或某一數(shù)值范圍，在此不再贅述。
[0042]在所述基底上沉積柵極材料層，所述柵極材料包含但不限于硅、多晶硅、摻雜的多晶硅和多晶硅-鍺合金材料(即，具有從每立方厘米大約1X1018到大約1 X 1022個(gè)摻雜原子的摻雜濃度)以及多晶硅金屬硅化物(polycide)材料(摻雜的多晶硅/金屬硅化物疊層材料)。
[0043]可選地，在該實(shí)施例中所述柵極材料選用多晶硅。
[0044]然后對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行蝕刻，以得到虛擬柵極202，具體地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先在所述柵極材料層上形成圖案化的光刻膠層，所述光刻膠層定義了所述虛擬柵極的形狀以及關(guān)鍵尺寸的大小，以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述柵極材料層，形成虛擬柵極202，然后去除所述光刻膠層，所述光刻膠層的去除方法可以選用氧化灰化法，還可以選用本領(lǐng)域中常用的其他方法，在此不再贅述。
[0045]接著，形成間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層203，其中所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層203選用氮化物，例如SiN層。
[0046]具體地，在所述虛擬柵極202的側(cè)壁上形成間隙壁層，所述間隙壁層的形成方法可以選用本領(lǐng)域常用的方法，在此不再贅述。
[0047]或者，在所述虛擬柵極202上以及所述基底上形成接觸孔蝕刻停止層，其中，所述接觸孔蝕刻停止層可以選用氮化物，其形成方法可以選用本領(lǐng)域常用的方法，在此不再贅述。
[0048]進(jìn)一步，在【具體實(shí)施方式】中，還可以在所述虛擬柵極202的側(cè)壁上首先形成間隙壁層，然后在再沉積接觸孔蝕刻停止層，覆蓋所述間隙壁層，以在所述虛擬柵極202的側(cè)壁上形成間隙壁層和接觸孔蝕刻停止層的疊層。
[0049]所述間隙壁層和/或接觸孔蝕刻停止層可以提高形成的晶體管的溝道長(zhǎng)度，減小短溝道效應(yīng)和由于短溝道效應(yīng)引起的熱載流子