半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置的制造方法，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供半导体结构，该半导体结构包括：衬底和在该衬底上的层间电介质层，其中该层间电介质层具有用于形成栅极的开口；在该半导体结构上沉积栅极金属层以填充该开口，其中该栅极金属层含有杂质；在该栅极金属层上形成杂质吸附层；对形成该杂质吸附层之后的半导体结构执行第一退火处理，以使得该栅极金属层中的杂质进入该杂质吸附层；以及在执行该第一退火处理之后，去除该杂质吸附层。本发明专利技术可以减少栅极金属层内的杂质，从而可以提高栅极的接触电阻，进而提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体装置的制造方法。
技术介绍
随着半导体器件的关键尺寸(CriticalDimension，简称为CD)的逐渐减小，在接触件粘合层(contactgluelayer)处引进了钛硅化合物(例如硅化钛)。在现有的制造过程中，在形成源极、漏极和金属栅极的接触孔后，在这些接触孔的底部和侧壁上形成粘合层，例如该粘合层可以为钛(Ti)或氮化钛(TiN)，然后执行退火处理，使得与源极和漏极的表面部分接触的粘合层的部分形成钛硅化合物，然后形成填充这些接触孔的源极接触件、漏极接触件和栅极接触件。这些接触件的材料可以为钨等。然而，经过上述工艺制造的半导体器件中，金属栅极和栅极接触件之间出现了接触异常的问题。图1是示意性地示出现有技术中的金属栅极和栅极接触件的连接结构的横截面图。例如，如图1所示，在金属栅极11和栅极接触件12(该栅极接触件被二氧化硅层13包围)之间的粘合层14出现了空隙(void)15，这将导致栅极的接触电阻比较高。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现，现有技术中，在金属栅极和栅极接触件之间的粘合层出现了空隙，这将导致栅极的接触电阻比较高，影响器件性能。本专利技术的专利技术人进一步研究发现，在粘合层中出现了杂质(例如氟)，该杂质基本上是从金属栅极进入粘合层中的，并与粘合层中的钛发生反应形成化合物，从而形成上述空隙。本专利技术需要解决的一个技术问题是：提供一种半导体装置的制造方法，能够降低金属栅极中的杂质含量，从而减少由金属栅极进入粘合层中的杂质含量。根据本专利技术的第一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底和在所述衬底上的层间电介质层，其中所述层间电介质层具有用于形成栅极的开口；在所述半导体结构上沉积栅极金属层以填充所述开口，其中所述栅极金属层含有杂质；在所述栅极金属层上形成杂质吸附层；对形成所述杂质吸附层之后的半导体结构执行第一退火处理，以使得所述栅极金属层中的杂质进入所述杂质吸附层；以及在执行所述第一退火处理之后，去除所述杂质吸附层。在一个实施例中，在沉积栅极金属层的步骤中，所述栅极金属层包括：在所述开口中的第一部分和在所述第一部分之上的第二部分，其中所述第二部分还形成在所述层间电介质层之上；在形成所述杂质吸附层之前，所述方法还包括：利用平坦化工艺或回蚀刻工艺去除所述第二部分的一部分以对所述第二部分减薄。在一个实施例中，在去除所述第二部分的一部分之后，所述第二部分的剩余部分的厚度范围为至在一个实施例中，利用平坦化工艺去除所述杂质吸附层；其中，在所述去除所述杂质吸附层的步骤中，还去除了所述第二部分的剩余部分、所述层间电介质层的一部分和所述第一部分的一部分；所述第一部分的剩余部分作为金属栅极。在一个实施例中，所述栅极金属层的材料包括钨；所述杂质包括氟；所述杂质吸附层的材料包括：钛或钛铝合金。在一个实施例中，所述杂质吸附层的厚度范围为至在一个实施例中，所述第一退火处理包括：动态表面退火工艺或快速热退火工艺。在一个实施例中，所述第一退火处理的温度范围为800℃至1000℃。在一个实施例中，在执行所述第一退火处理之前，所述方法还包括：在所述杂质吸附层上形成防氧化层；在去除所述杂质吸附层的步骤中，还去除所述防氧化层。在一个实施例中，所述防氧化层的材料包括氮化钛。在一个实施例中，所述防氧化层的厚度范围为至在一个实施例中，所述开口露出所述衬底的表面的一部分；在提供所述半导体结构的步骤中，所述半导体结构还包括：在所述开口的侧壁上的间隔物层，在所述开口中的所述衬底的被露出表面上和在所述间隔物层的侧壁上的界面层，在所述界面层上的高k电介质层，以及在所述高k电介质层上的阻挡层；其中，所述栅极金属层形成在所述阻挡层上。在一个实施例中，所述衬底包括：半导体层、在所述半导体层上的半导体鳍片、以及在所述半导体层上且在所述半导体鳍片周围的沟槽隔离部；其中，所述层间电介质层形成在所述半导体鳍片和所述沟槽隔离部上。在一个实施例中，在提供所述半导体结构的步骤中，所述半导体结构还包括：分别在所述开口两侧且至少部分地位于所述衬底中的源极和漏极，其中，所述层间电介质层还覆盖所述源极和所述漏极。在一个实施例中，所述方法还包括：在所述层间电介质层上形成绝缘物层；对所述绝缘物层进行图案化以形成露出所述源极的源极接触孔、露出所述漏极的漏极接触孔和露出所述栅极的栅极接触孔；在所述源极接触孔、漏极接触孔和栅极接触孔的侧壁和底部上形成粘合层；执行第二退火处理，使得在所述源极接触孔和所述漏极接触孔的底部的粘合层的部分分别与所述源极和所述漏极的表面部分结合形成硅化物层；以及在所述源极接触孔的硅化物层上形成源极接触件，在所述漏极接触孔的硅化物层上形成漏极接触件，以及在所述栅极接触孔的粘合层上形成栅极接触件。在上述制造方法中，在形成栅极金属层之后，在栅极金属层上形成杂质吸附层，然后通过执行第一退火处理，使得栅极金属层中的杂质进入该杂质吸附层，然后去除杂质吸附层，因此可以尽量多的去除栅极金属层内的不期望的杂质，降低金属栅极中该杂质的含量，从而减少由金属栅极进入粘合层中的杂质含量。进一步地，在后续形成粘合层之后，基本上不会出现由于杂质从金属栅极进入粘合层中而形成空隙的现象，从而可以使得金属栅极与后续形成的栅极接触件的接触电阻比较小，提高器件性能。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中：图1是示意性地示出现有技术中的金属栅极和栅极接触件的连接结构的横截面图。图2是示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图3是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图4是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图5是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图6是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图7是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图8是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图9是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图10是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图11是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图12是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图13是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图14是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。图15是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造过程中一个阶段的结构的横截面图。具体实施方式现在将参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底和在所述衬底上的层间电介质层，其中所述层间电介质层具有用于形成栅极的开口；在所述半导体结构上沉积栅极金属层以填充所述开口，其中所述栅极金属层含有杂质；在所述栅极金属层上形成杂质吸附层；对形成所述杂质吸附层之后的半导体结构执行第一退火处理，以使得所述栅极金属层中的杂质进入所述杂质吸附层；以及在执行所述第一退火处理之后，去除所述杂质吸附层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底和在所述衬底上的层间电介质层，其中所述层间电介质层具有用于形成栅极的开口；在所述半导体结构上沉积栅极金属层以填充所述开口，其中所述栅极金属层含有杂质；在所述栅极金属层上形成杂质吸附层；对形成所述杂质吸附层之后的半导体结构执行第一退火处理，以使得所述栅极金属层中的杂质进入所述杂质吸附层；以及在执行所述第一退火处理之后，去除所述杂质吸附层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在沉积栅极金属层的步骤中，所述栅极金属层包括：在所述开口中的第一部分和在所述第一部分之上的第二部分，其中所述第二部分还形成在所述层间电介质层之上；在形成所述杂质吸附层之前，所述方法还包括：利用平坦化工艺或回蚀刻工艺去除所述第二部分的一部分以对所述第二部分减薄。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在去除所述第二部分的一部分之后，所述第二部分的剩余部分的厚度范围为至4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用平坦化工艺去除所述杂质吸附层；其中，在去除所述杂质吸附层的步骤中，还去除了所述第二部分的剩余部分、所述层间电介质层的一部分和所述第一部分的一部分；所述第一部分的剩余部分作为金属栅极。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极金属层的材料包括钨；所述杂质包括氟；所述杂质吸附层的材料包括：钛或钛铝合金。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂质吸附层的厚度范围为至7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一退火处理包括：动态表面退火工艺或快速热退火工艺。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一退火处理的温度范围为800℃至1000℃。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述第一退火处理之前...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金娥，吕乐，
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