一种半导体器件及其制造方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制造方法和电子装置，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成有若干个间隔的虚拟栅极结构，在相邻的虚拟栅极结构之间存在间隙，在虚拟栅极结构的表面以及间隙的底部和侧壁上形成有接触孔蚀刻停止层；形成填充部分间隙的第一层间介电层；对接触孔蚀刻停止层进行修剪，以去除位于虚拟栅极结构的侧壁顶部的部分接触孔蚀刻停止层；在间隙中形成第二层间介电层，第二层间介电层的顶面高于所述虚拟栅极结构的顶面；依次去除所述接触孔蚀刻停止层和所述虚拟栅极结构，以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽中形成金属栅极结构，所述第二层间介电层的顶面与所述金属栅极结构的顶面齐平。

A Semiconductor Device and Its Manufacturing Method and Electronic Device

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制造方法和电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点，半导体器件的制备受到各种物理极限的限制。减小的特征结构尺寸造成器件上的结构特征的空间尺寸减小。器件上间隙与沟槽的宽度变窄到间隙深度对宽度的深宽比高到足以导致介电材料填充间隙相当不易的程度。流动式化学气相沉积法(FlowableCVD，简称FCVD)因其优异的间隙和沟槽填充能力被广泛应用层间介电层的制程中，例如使用FCVD方法形成可流动介电材料在FinFET器件的制作过程中形成层间介电层。目前层间介电层具有两个膜层，先利用FCVD的更好的间隙填充能力形成可流动介电材料填充间隙，再在可流动介电材料上利用高密度等离子体(HDP)制造工艺形成氧化物(也即HDP氧化物)，HDP氧化物具有更好的等离子和CMP(化学机械研磨)的阻挡力(resistance)。然后，形成两个膜层导致复杂的工艺流程，包括FCVD的回蚀刻，以及再一次CMP工艺。导致金属栅极在制备过程中面临层间介电层平坦化的考验，例如，在采用化学机械研磨工艺对层间介电层进行平坦化时，在层间介电层的表面容易形成碟形凹陷(dishing)等缺陷。在后续形成金属栅极的过程中，还需通过刻蚀去除虚拟栅极以及通过刻蚀对功函数金属层进行切边(chamfering)等，该刻蚀过程也会导致层间介电层表面氧化物的流失，后续金属栅极中的金属电极层例如W沉积和化学机械研磨之后，导致功函数金属层或金属W等残留在层间介电层的顶面上，例如残留在层间介电层表面的碟形凹陷或者其他的划痕或凹坑中，该些金属残留的存在很容易导致相邻器件之间桥接问题(bridgeissue)的出现，而使半导体器件报废，产品的良率大大降低。鉴于上述问题的存在，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有若干个间隔的虚拟栅极结构，在相邻的所述虚拟栅极结构之间存在间隙，在所述虚拟栅极结构的表面以及所述间隙的底部和侧壁上形成有接触孔蚀刻停止层；形成填充部分所述间隙的第一层间介电层；对所述接触孔蚀刻停止层进行修剪，以去除位于所述虚拟栅极结构的侧壁顶部的部分所述接触孔蚀刻停止层；在所述间隙中形成第二层间介电层，所述第二层间介电层的顶面高于所述虚拟栅极结构的顶面；依次去除所述接触孔蚀刻停止层和所述虚拟栅极结构，以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽中形成金属栅极结构，所述第二层间介电层的顶面与所述金属栅极结构的顶面齐平。示例性地，形成所述第一层间介电层的方法包括以下步骤：形成所述第一层间介电层，以填充所述间隙并覆盖所述虚拟栅极结构上方的所述接触孔蚀刻停止层；在所述第一层间介电层的表面上形成第三层间介电层；平坦化所述第三层间介电层和所述第一层间介电层，停止于所述接触孔蚀刻停止层的表面；回蚀刻去除部分所述第一层间介电层，以形成填充部分所述间隙的所述第一层间介电层。示例性地，所述第一层间介电层的材料包括可流动介电材料，所述第二层间介电层的材料包括旋涂氧化物。示例性地，在所述虚拟栅极结构的侧壁上还形成有侧墙，所述接触孔蚀刻停止层还覆盖所述侧墙的表面。示例性地，所述修剪的过程包括以下步骤：去除所述接触孔蚀刻停止层位于所述侧墙顶面上的部分。示例性地，所述修剪的过程还包括以下步骤：去除部分高度的所述侧墙，以使所述侧墙的顶面与所述第一层间介电层的顶面齐平。示例性地，所述第一层间介电层的顶面低于所述虚拟栅极结构的顶面，或者，与所述虚拟栅极结构的顶面齐平。示例性地，形成所述第二层间介电层的方法包括：形成所述第二层间介电层，以填充满所述间隙并溢出到所述接触孔蚀刻停止层的表面上；回蚀刻去除部分所述第二层间介电层，直到露出所述虚拟栅极结构上方的所述接触孔蚀刻停止层。示例性地，形成所述金属栅极结构的方法包括：在所述栅极沟槽的底部和侧壁上形成功函数金属层；在所述功函数金属层上形成金属电极层，以填充所述栅极沟槽形成所述金属栅极结构。本专利技术再一方面提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有若干个间隔的栅极沟槽，在所述栅极沟槽中形成有金属栅极结构，相邻的所述金属栅极结构之间存在间隙；所述间隙的底部和部分侧壁上形成有接触孔蚀刻停止层；在部分所述间隙中填充有第一层间介电层；在所述第一层间介电层以及所述接触孔蚀刻停止层的顶面形成有第二层间介电层，所述第二层间介电层的顶面与所述金属栅极结构的顶面齐平。示例性地，在所述接触孔蚀刻停止层和所述金属栅极结构的侧壁之间还设置有侧墙。示例性地，所述侧墙的顶面、所述接触孔蚀刻停止层的顶面和所述第一层间介电层的顶面齐平。示例性地，所述第一层间介电层的顶面低于所述金属栅极结构的顶面。示例性地，所述金属栅极结构包括：形成在所述栅极沟槽的底部和侧壁上的功函数金属层；以及形成在所述功函数金属层上并填充所述栅极沟槽的金属电极层。本专利技术另一方面还包括一种电子装置，所述电子装置包括前述的半导体器件。本专利技术的半导体器件的制造方法，通过对所述接触孔蚀刻停止层进行修剪，以去除位于所述虚拟栅极结构的侧壁顶部的部分所述接触孔蚀刻停止层；再在所述间隙中形成第二层间介电层，所述第二层间介电层的顶面高于所述虚拟栅极结构的顶面。可以有效避免防止后续在形成所述金属栅极结构时的金属残留在层间介电层的表面，从而避免由于金属残留物的存在而导致的器件之间的桥接问题，进而提高器件的性能和良率。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A至图1G示出了一种半导体器件的制造方法依次实施所获得的器件的剖面示意图，其中，每个附图中的位于左侧的图为沿虚拟栅极结构的长度延伸方向所获得的剖面示意图，位于右侧的图为沿虚拟栅极结构的宽度延伸方向所获得的剖面示意图。图2A至图2H示出了本专利技术一个具体实施方式的制造方法依次实施所获得的半导体器件的剖面示意图，其中，每个附图中的位于左侧的图为沿虚拟栅极结构的长度延伸方向所获得的剖面示意图，位于右侧的图为沿虚拟栅极结构的宽度延伸方向所获得的剖面示意图。；图3示出了本专利技术一个具体实施方式的半导体器件的制造方法的流程图；图4示出了本专利技术一实施例中的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有若干个间隔的虚拟栅极结构，在相邻的所述虚拟栅极结构之间存在间隙，在所述虚拟栅极结构的表面以及所述间隙的底部和侧壁上形成有接触孔蚀刻停止层；形成填充部分所述间隙的第一层间介电层；对所述接触孔蚀刻停止层进行修剪，以去除位于所述虚拟栅极结构的侧壁顶部的部分所述接触孔蚀刻停止层；在所述间隙中形成第二层间介电层，所述第二层间介电层的顶面高于所述虚拟栅极结构的顶面；依次去除所述接触孔蚀刻停止层和所述虚拟栅极结构，以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽中形成金属栅极结构，所述第二层间介电层的顶面与所述金属栅极结构的顶面齐平。

【技术特征摘要】
1.一种半导体的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有若干个间隔的虚拟栅极结构，在相邻的所述虚拟栅极结构之间存在间隙，在所述虚拟栅极结构的表面以及所述间隙的底部和侧壁上形成有接触孔蚀刻停止层；形成填充部分所述间隙的第一层间介电层；对所述接触孔蚀刻停止层进行修剪，以去除位于所述虚拟栅极结构的侧壁顶部的部分所述接触孔蚀刻停止层；在所述间隙中形成第二层间介电层，所述第二层间介电层的顶面高于所述虚拟栅极结构的顶面；依次去除所述接触孔蚀刻停止层和所述虚拟栅极结构，以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽中形成金属栅极结构，所述第二层间介电层的顶面与所述金属栅极结构的顶面齐平。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述第一层间介电层的方法包括以下步骤：形成所述第一层间介电层，以填充所述间隙并覆盖所述虚拟栅极结构上方的所述接触孔蚀刻停止层；在所述第一层间介电层的表面上形成第三层间介电层；平坦化所述第三层间介电层和所述第一层间介电层，停止于所述接触孔蚀刻停止层的表面；回蚀刻去除部分所述第一层间介电层，以形成填充部分所述间隙的所述第一层间介电层。3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第一层间介电层的材料包括可流动介电材料，所述第二层间介电层的材料包括旋涂氧化物。4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述虚拟栅极结构的侧壁上还形成有侧墙，所述接触孔蚀刻停止层还覆盖所述侧墙的表面。5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述修剪的过程包括以下步骤：去除所述接触孔蚀刻停止层位于所述侧墙顶面上的部分。6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述修剪的过程还包括以下步骤：去除部分高度的所述侧墙，以使所述侧墙的顶面与所述第一层间介电层的顶面齐平。7.如权利要求1所述的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦，常荣耀，
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