半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本申请公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。所述装置包括在衬底上的栅极结构以及接触件。所述栅极结构包括金属栅极，所述接触件延伸至所述金属栅极。所述接触件包括第一区域和第二区域，所述第一区域在所述金属栅极的至少一部分上，所述第二区域在所述第一区域的一部分上。本申请可以减小接触件与金属栅极之间的接触电阻。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
随着半导体器件关键尺寸的减小，传统以二氧化硅作为栅极电介质层的方式不再继续能减小栅极电介质层的厚度，故提出了高K(电介质常数)绝缘层+金属栅极(HKMG)的制造工艺。在形成金属栅极后，期望在金属栅极上的接触件与金属栅极之间的电阻越小越好。然而，本申请的专利技术人发现：现有的接触件与金属栅极之间的接触电阻比较大，并且，对于不同的器件来说，接触件与金属栅极之间的接触电阻的变化比较大。
技术实现思路
本申请的一个目的在于减小接触件与金属栅极之间的接触电阻。本申请的另一个目的在于减小不同器件的接触件与金属栅极之间的接触电阻的变化。根据本申请的一方面，提供了一种半导体装置，包括：在衬底上的栅极结构，包括金属栅极；以及接触件，延伸至所述金属栅极，包括：第一区域，在所述金属栅极的至少一部分上；和第二区域，在所述第一区域的一部分上。在一个实施例中，所述栅极结构为用于PMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的P型功函数调节层；在所述P型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层之上的所述金属栅极。在一个实施例中，所述栅极结构为用于NMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层之上的所述金属栅极。在一个实施例中，所述栅极结构还包括：在所述第二阻挡层与所述金属栅极之间的粘合层。在一个实施例中，所述粘合层包括TiAl。在一个实施例中，所述第一阻挡层包括：在所述栅极电介质层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述第二阻挡层包括：在所述P型功函数调节层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述第二阻挡层包括TiN层。根据本申请的另一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：在衬底上包括金属栅极的栅极结构；和在所述栅极结构上的层间电介质层，所述层间电介质层具有露出所述金属栅极的一部分的第一孔；执行湿法刻蚀，以去除所述金属栅极的一部分，从而形成第二孔，所述第二孔的尺寸大于所述第一孔的尺寸；其中，所述第一孔和所述第二孔作为接触孔。在一个实施例中，所述方法还包括：在所述接触孔中填充金属材料，从而形成接触件。在一个实施例中，所述湿法刻蚀的刻蚀剂包括：氧化剂、浓硫酸、水、缓冲剂和清洗液。在一个实施例中，所述氧化剂包括：H2O2、HNO2、HNO3或O3；所述缓冲剂包括：CH3COOH；所述清洗液包括：稀释的氢氟酸或盐酸。在一个实施例中，氧化剂和浓硫酸、水、缓冲剂的质量配比为(1-6)：(30-100)：(8-20)；稀释的氢氟酸的浓度为50-200ppm。在一个实施例中，氧化剂和浓硫酸的质量配比为1：1至1：6。在一个实施例中，所述湿法刻蚀的时间为20-120s。在一个实施例中，所述栅极结构为用于PMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的P型功函数调节层；在所述P型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层上的所述金属栅极。在一个实施例中，所述栅极结构为用于NMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层上的所述金属栅极。在一个实施例中，所述栅极结构还包括：在所述第二阻挡层与所述金属栅极之间的粘合层。在一个实施例中，所述粘合层包括TiAl。在一个实施例中，所述第一阻挡层包括：在所述栅极电介质层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述第二阻挡层包括：在所述P型功函数调节层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述第二阻挡层包括TiN层。本申请提供的半导体装置中，接触件包括第一区域和第二区域两个区域，第一区域在第二区域的一部分上，与现有技术的接触件只有第二区域相比，本申请的接触件与金属栅极的接触面积更大，接触电阻更小。通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本申请的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理，在附图中：图1是根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图；图2A-图2C示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的各个阶段的示意图；图3示出了本申请与现有技术的不同器件的接触件与金属栅极之间的接触电阻的示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本申请范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。本申请的专利技术人对上面提到的问题进行了深入研究，发现：现有的方式是通过干法刻蚀对层间电介质层进行刻蚀来形成延伸到金属栅极的表面或延伸到金属栅极中的接触孔，之后，在接触孔中填充金属材料形成接触件。如何进一步减小接触电阻成为一个有待解决的问题。另外，对于不同的器件来说，干法刻蚀所形成的接触孔向金属栅极中延伸的位置不同，从而使得后续形成的接触件与剩余的金属栅极的接触面积不同，这使得不同器件的接触件与金属栅极之间的接触电阻的变化比较大。据此，专利技术人提出了如下解决方案。图1是根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图2A-图2C示出了根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的各个阶段的示意图。下面结合图1、图2A-图2C对根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法进行详细说明。如图1所示，首先，在步骤102，提供衬底结构。如图2A所示，衬底结构可以包括衬底201以及在衬底201上的栅极结构202。这里，栅极结构202包括金属栅极212。示例性地，衬底201例如可以是硅衬底、锗衬底等元素半导体衬底，或者可以是砷化镓等化合物半导体衬底等。金属栅极212例如可以是铝等金属栅极。在一个实施例中，栅极结构202还可以包括在衬底上的栅极电介质层232(例如高K电介质层)，金属栅极232形成在栅极电介质层232上。优选地，栅极结构202还可以包括在衬底201上的界面层222，栅极电介质层232形成在界面层222上。界面层222有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：在衬底上的栅极结构，包括金属栅极；以及接触件，延伸至所述金属栅极，包括：第一区域，在所述金属栅极的至少一部分上；和第二区域，在所述第一区域的一部分上。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：在衬底上的栅极结构，包括金属栅极；以及接触件，延伸至所述金属栅极，包括：第一区域，在所述金属栅极的至少一部分上；和第二区域，在所述第一区域的一部分上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述栅极结构为用于PMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的P型功函数调节层；在所述P型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层之上的所述金属栅极。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述栅极结构为用于NMOS器件的栅极结构；所述栅极结构包括：在衬底上的栅极电介质层；在所述栅极电介质层上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层上的第二阻挡层；以及在所述第二阻挡层之上的所述金属栅极。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，还包括：在所述第二阻挡层与所述金属栅极之间的粘合层。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述粘合层包括TiAl。6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一阻挡层包括：在所述栅极电介质层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二阻挡层包括：在所述P型功函数调节层上的TiN层；以及在所述TiN层上的TaN层。8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二阻挡层包括TiN层。9.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：在衬底上包括金属栅极的栅极结构；和在所述栅极结构上的层间电介质层，所述层间电介质层具有露出所述金属栅极的一部分的第一孔；执行湿法刻蚀，以去除所述金属栅极的一部分，从而形成第二孔，所述第二孔的尺寸大于所述第一孔的尺寸；其中，所述第一孔和所述第二孔作为接触孔。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：在所述接触孔中填充金属材料，从而形成接触件。11.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，雷强，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31