半导体器件及其制造方法技术

本公开涉及半导体器件及其制造方法。一种方法包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；在所述栅极结构之上形成蚀刻停止层并且在所述蚀刻停止层之上形成层间电介质ILD层；执行第一蚀刻工艺以形成穿过所述ILD层延伸到所述蚀刻停止层的栅极接触件开口，使得所述蚀刻停止层的侧壁在所述栅极接触件开口中被暴露；氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁；在氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁之后，执行第二蚀刻工艺以加深所述栅极接触件开口；以及在经加深的栅极接触件开口中形成栅极接触件。件开口中形成栅极接触件。件开口中形成栅极接触件。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法


[0001]本公开涉及半导体器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]IC材料和设计的技术进步已经产生了几代IC，其中每一代都具有比上一代更小和更复杂的电路。在IC演变过程中，功能密度(例如，每芯片面积的互连器件的数量)通常增大，同时几何尺寸(例如，使用制造工艺能够产生的最小组件(或线路))减小。这种缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。

技术实现思路

[0003]根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；在所述栅极结构之上形成蚀刻停止层并且在所述蚀刻停止层之上形成层间电介质ILD层；执行第一蚀刻工艺以形成穿过所述ILD层延伸到所述蚀刻停止层中的栅极接触件开口，使得所述蚀刻停止层的侧壁在所述栅极接触件开口中被暴露；氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁；在氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁之后，执行第二蚀刻工艺以加深所述栅极接触件开口；以及在经加深的栅极接触件开口中形成栅极接触件。
[0004]根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在栅极间隔件之间形成栅极结构；在所述栅极结构之上按顺序地沉积蚀刻停止层和层间电介质ILD层；执行第一蚀刻工艺以在所述ILD层中形成栅极接触件开口，至少直到所述蚀刻停止层被暴露为止；在执行所述第一蚀刻工艺之后，执行氧等离子体处理以在所述蚀刻停止层中并围绕所述栅极接触件开口的底部部分形成处理区域，同时保留所述蚀刻停止层的剩余区域不被处理；在执行所述氧等离子体处理之后，执行第二蚀刻工艺以使所述栅极接触件开口朝向所述栅极结构延伸，其中，在所述第二蚀刻工艺中，所述蚀刻停止层的处理区域具有比所述蚀刻停止层的未处理区域更高的抗蚀刻性；以及在执行所述第二蚀刻工艺之后，在所述栅极接触件开口中形成栅极接触件。
[0005]根据本公开的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：栅极结构，位于衬底之上；蚀刻停止层，位于所述栅极结构之上；层间电介质ILD层，位于所述蚀刻停止层之上；以及栅极接触件，延伸穿过所述ILD层和所述蚀刻停止层以与所述栅极结构电连接，其中，所述蚀刻停止层具有横向包围所述栅极接触件的第一氧化区域和横向包围所述第一氧化区域的第一未氧化区域。
附图说明
[0006]在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以通过下面的具体实施方式最佳地理解本公开的各方面。要注意的是，根据行业的标准惯例，各种特征没有按比例绘制。事实上，为了讨论的清楚，各种特征的尺寸可能被任意地增大或缩小。
[0007]图1至图20B示出了根据本公开的一些实施例的集成电路结构的形成中的中间阶
段的透视图和截面图。
[0008]图21
‑
图24示出了根据本公开的一些其他实施例的用于制造集成电路结构的各个阶段的示例性截面图。
[0009]图25至图43B示出了根据本公开的一些实施例的集成电路结构的形成中的中间阶段的透视图和截面图。
[0010]图44
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图47示出了根据本公开的一些其他实施例的用于制造集成电路结构的各个阶段的示例性截面图。
具体实施方式
[0011]以下公开提供了用于实现所提供主题的不同特征的许多不同实施例或示例。下文描述了组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些只是示例，并不旨在进行限制。例如，在下面的描述中在第二特征之上或上形成第一特征可以包括其中第一特征和第二特征以直接接触方式形成的实施例，还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，本身并不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0012]此外，本文可使用空间相关术语(例如，“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)以易于描述图中所示的一个要素或特征相对于另外(一个或多个)要素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在涵盖器件在使用或操作中的除了图中所示的定向之外的不同定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，这里使用的空间相关描述符也可以相应地解释。如本文所使用的，“大概”、“约”、“近似”或“基本上”应通常是指给定值或范围的百分之二十以内、或百分之十以内、或百分之五以内。本文给出的数值是近似的，意味着如果没有明确说明，则可以推断出术语“大概”、“约”、“近似”或“基本上”。
[0013]本公开总体上涉及集成电路结构及其形成方法，并且更具体地，涉及制造晶体管(例如，鳍式场效应晶体管(FinFET)、栅极全环绕(GAA)晶体管)以及位于晶体管的栅极结构之上的栅极接触件。还应注意，本公开以多栅极晶体管的形式呈现实施例。多栅极晶体管包括栅极结构形成在沟道区域的至少两侧的那些晶体管。这些多栅极器件可以包括p型金属氧化物半导体器件或n型金属氧化物半导体器件。由于特定示例的鳍状结构，因此在本文中可以将这些特定示例呈现并称为FinFET。FinFET具有在沟道区域的三侧上形成的栅极结构(例如，围绕半导体鳍中的沟道区域的上部)。本文还呈现了一类多栅极晶体管(被称为GAA器件)的实施例。GAA器件包括其栅极结构或其一部分形成在沟道区域的四个侧上(例如，围绕沟道区的一部分)的任何器件。本文呈现的器件还包括具有以(一个或多个)纳米片沟道、(一个或多个)纳米线沟道和/或其他合适的沟道配置设置的沟道区域的实施例。
[0014]在完成用于制造晶体管的前段制程(FEOL)处理之后，在晶体管的栅极结构之上形成栅极接触件。栅极接触件的形成通常包括在覆盖高k/金属栅极(HKMG)结构的栅极电介质帽盖之上沉积层间电介质(ILD)层，通过使用一种或多种蚀刻工艺形成延伸穿过ILD层和栅极电介质帽盖的栅极接触件开口，然后在栅极接触件开口中沉积一个或多个金属层以用作栅极接触件。在一些实施例中，在形成ILD层之前，在栅极电介质帽盖之上均厚地形成额外的蚀刻停止层(也称为中间接触件蚀刻停止层(MCESL))。MCSEL具有不同于ILD层的蚀刻选
择性，因此MCSEL可以减缓蚀刻穿过ILD层的蚀刻工艺。
[0015]在穿过ILD层蚀刻栅极接触件开口之后，执行另一蚀刻工艺(有时被称为内衬去除(LRM)工艺，因为MCSEL和栅极电介质帽盖可以组合用作栅极结构的顶表面之上的内衬)以穿透MCESL和栅极电介质帽盖。然而，LRM蚀刻可能导致MCESL和/或栅极电介质帽盖中的横向蚀刻。这是因为LRM蚀刻的蚀刻持续时间被控制为允许足够的蚀刻量，其能够穿透整个晶圆中每个目标位置的MCESL和栅极电介质帽盖。然而，横向蚀刻扩展了MCESL和/或栅极电介质帽盖中的栅极接触件开口的横向尺寸，导致MCESL和/或栅极电介质帽盖中的栅极接触件开口的轮廓弯曲，这进而可能导致产生泄漏电流(例如，从栅极接触件到源极/漏极接触件的泄漏电流)的风险增加。因此，本公开在各种实施例中提供了用于MCESL和/或栅极电介质帽盖上的侧壁氧化的附加等离子体处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体器件的方法，包括：在半导体衬底之上形成栅极结构；在所述栅极结构之上形成蚀刻停止层并且在所述蚀刻停止层之上形成层间电介质ILD层；执行第一蚀刻工艺以形成穿过所述ILD层延伸到所述蚀刻停止层中的栅极接触件开口，使得所述蚀刻停止层的侧壁在所述栅极接触件开口中被暴露；氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁；在氧化所述蚀刻停止层的暴露侧壁之后，执行第二蚀刻工艺以加深所述栅极接触件开口；以及在经加深的栅极接触件开口中形成栅极接触件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻停止层的侧壁是使用氧等离子体来氧化的。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧等离子体由O2气体产生。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧等离子体由O2气体与以下各项中的一项或多项的气体混合物产生：Ar气体、He气体、Ne气体、Kr气体、N2气体、CO气体、CO2气体、C
x
H
y
F
z
气体、NF3气体、羰基硫COS气体以及SO2气体，其中x、y和z大于0且不大于9。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻工艺使用与所述第一蚀刻工艺中所使用的蚀刻剂不同的蚀刻剂。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一蚀刻工艺是使用由无氢气体混合物产生的等离子体的等离子体蚀刻工艺。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，张亦谆，吴俊德，王谊珍，涂元添，林焕哲，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：