半導體器件及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種半導體器件及其制造方法，包括：在半導體襯底的有源區上形成接觸刻蝕終止層，半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構，接觸刻蝕終止層可以包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層；以第一氮化硅層作為有源區的阻擋層，通過刻蝕形成貫穿第一氮化硅層上方的層間電介質層的接觸孔；以氧化硅層作為有源區的阻擋層去除刻蝕有源區上方接觸孔時，接觸孔底部露出的第一氮化硅層；以第二氮化硅層作為有源區的阻擋層進行去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝。通過接觸刻蝕終止層的阻擋，能夠在去除金屬柵極上的金屬氧化物時，減少有源區表面材料的損耗，以提高半導體器件的性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體技術，特別涉及一種。
技術介紹
在半導體工藝中，在柵極的接觸孔刻蝕之后，暴露于空氣中的金屬柵極會很容易形成金屬氧化物。比如金屬鋁柵極暴露于空氣中時容易形成氧化鋁。而金屬柵極上的金屬氧化物很難去除。如圖IA和圖IB所示為常規半導體器件剖面圖。其中，圖IA為形成金屬柵極102的接觸孔106和有源區的接觸孔108之后的半導體器件剖面圖。從圖IA可見，在形成接觸孔106和108之后，將在接觸孔106的底部露出金屬柵極的表面和有源區的表面。由于暴露于空氣中的金屬柵極102形成金屬氧化物，因此需要去除金屬氧化物。圖IB為去除金屬柵極102上的金屬氧化物之后的半導體器件剖面圖。為了去除金屬柵極102上的金屬氧化物，勢必造成有源區的接觸孔108底部已暴露出來的表面(如金屬硅化物104區域)材料的損耗，從而導致半導體器件性能的降低。
技術實現思路
本專利技術的專利技術人發現上述現有技術中存在問題，并因此針對所述問題中的至少一個問題提出了一種新的技術方案。本專利技術的一個目的是提供一種半導體器件制造方法的技術方案，包括在半導體襯底的有源區上形成接觸刻蝕終止層，半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構，接觸刻蝕終止層包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層；以第一氮化硅層作為有源區的阻擋層通過刻蝕形成貫穿第一氮化硅層上方的層間電介質層的接觸孔；以氧化硅層作為有源區的阻擋層去除刻蝕有源區上方接觸孔時，接觸孔底部露出的第一氮化硅層；以第二氮化硅層作為有源區的阻擋層進行去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝。優選地，第一氮化硅層的厚度為200-400人,第二氮化硅層的厚度為50-100人，氧化硅層的厚度為50-100人。優選地，去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝包括通過轟擊去除金屬柵極上的金屬氧化物。優選地，轟擊的工藝參數為射頻功率為100-500瓦，偏壓為100-300伏，氬氣流量為2-3標準毫升/分鐘，工藝時間為10-100秒。優選地，在去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝之后還包括利用SiCoNi預清工藝去除位于有源區上方的接觸孔底部殘留的第二氮化硅層，以露出有源區的表面。優選地，SiCoNi預清工藝的工藝參數為氟化氮流量為10-30標準毫升/分鐘，氨氣流量為30-100標準毫升/分鐘，壓力為2-10托，功率為10-100瓦，工藝時間為10-100秒。優選地，有源區包括預先形成的金屬硅化物區域，有源區的露出的表面形成于金屬硅化物區域內。 優選地，在SiCoNi預清工藝中，氧化物與氮化硅的選擇比小于5 I。根據本專利技術的第一方面，提供了一種半導體器件，包括具有有源區的半導體襯底，半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構；覆蓋在有源區上的接觸刻蝕終止層，接觸刻蝕終止層包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層；貫通接觸刻蝕終止層的接觸孔，接觸孔位于有源區上方。優選地，第一氮化硅層的厚度為200-400人，第二氮化硅層的厚度為50-100人，氧化硅層的厚度為50-100人。優選地，有源區包括預先形成的金屬硅化物區域，接觸孔位于金屬硅化物區域上方。優選地，柵極疊層結構包括柵介質層和位于所述柵介質層上方的金屬柵極，柵介質層為高介電常數材料。優選地，接觸孔中填充有導電材料。本專利技術的一個優點在于，通過接觸刻蝕終止層的阻擋，能夠在去除金屬柵極上的金屬氧化物時，減少已形成的接觸孔底部暴露的有源區表面材料的損耗，以保證半導體器件的性能。通過以下參照附圖對本專利技術的示例性實施例的詳細描述，本專利技術的其它特征及其優點將會變得清楚。附圖說明構成說明書的一部分的附圖描述了本專利技術的實施例，并且連同說明書一起用于解釋本專利技術的原理。參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本專利技術，其中圖IA和圖IB是示出常規半導體器件的剖面圖。圖2是示出根據本專利技術一實施例的半導體器件制造方法的流程圖。圖3是示出根據本專利技術另一實施例的半導體器件制造方法的流程圖。圖4是示出根據本專利技術實施例的半導體器件的剖面圖。圖5A-圖5E是示出根據本專利技術實施例的半導體器件制造方法各步驟形成的半導體器件的剖面圖。具體實施例方式現在將參照附圖來詳細描述本專利技術的各種示例性實施例。應注意到，除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本專利技術的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本專利技術及其應用或使用的任何限制。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。圖2是示出根據本專利技術實施例的半導體器件制造方法200的流程圖。在步驟202中，在半導體襯底的有源區上形成接觸刻蝕終止層，半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構，接觸刻蝕終止層包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層。在步驟204中，以第一氮化硅層作為有源區的阻擋層通過刻蝕形成貫穿第一氮化硅層上方的層間電介質層的接觸孔。接觸孔可以用于連接晶體管以及布線。接觸孔可以包括源漏區的接觸孔，也可以包括金屬柵極的接觸孔。在步驟206中，以氧化硅層作為有源區的阻擋層去除刻蝕有源區上方接觸孔時，接觸孔底部露出的第一氮化娃層。在步驟208中，以第二氮化硅層作為有源區的阻擋層進行去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝。根據本專利技術的一方面，在接觸刻蝕以及后續去除金屬柵極上的金屬氧化物的工藝中，通過接觸刻蝕終止層，能夠減少接觸孔底部露出的有源區表面材料的損耗。比如，有源區露出的表面為金屬硅化物區域表面，那么通過接觸刻蝕終止層的保護，能夠保證金屬硅化物區域降低接觸孔和源漏區接觸電阻的性能得以體現，從而提高整個半導體器件的性倉泛。圖3是示出根據本專利技術另一實施例的半導體器件制造方法300的流程圖。在步驟302中，在半導體襯底的有源區上形成接觸刻蝕終止層。其中，半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構。接觸刻蝕終止層包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層。在一個實施例中，第一氮化硅層的厚度可以為200-400人,第二氮化硅層的厚度可以為50-100A,氧化硅層的厚度可以為50-100人。在步驟304中，以第一氮化硅層為阻擋層，通過第一次蝕刻，形成貫穿第一氮化硅層上方的層間電介質層的孔。層間電介質層可以包括第一層間電介質層和第二層間電介質層。層間電介質層可以由化學氣相淀積、旋轉涂布、物理氣相淀積或其它工藝方法形成。在形成層間電介質層之后，可以通過化學機械研磨工藝其表面進行平坦化處理。在步驟305中，以氧化硅層為阻擋層，通過第二次蝕刻，將孔底部剩余的第一氮化硅層去除，并停止在氧化硅層。在一個實施例中，接觸孔的刻蝕可以用干法刻蝕或等離子體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體器件制造方法，其特征在于，包括：在半導體襯底的有源區上形成接觸刻蝕終止層，所述半導體襯底上形成有包括金屬柵極的柵極疊層結構，所述接觸刻蝕終止層包括第一氮化硅層、第一氮化硅層之下的氧化硅層以及氧化硅層之下的第二氮化硅層；以所述第一氮化硅層作為所述有源區的阻擋層，通過刻蝕形成貫穿所述第一氮化硅層上方的層間電介質層的接觸孔；以所述氧化硅層作為所述有源區的阻擋層去除刻蝕所述有源區上方接觸孔時，接觸孔底部露出的所述第一氮化硅層；以所述第二氮化硅層作為所述有源區的阻擋層進行去除所述金屬柵極上的金屬氧化物的工藝。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓秋華，王新鵬，黃怡，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發明
國別省市：