半导体器件的制作方法和半导体器件技术

本申请公开一种半导体器件的制作方法和半导体器件，所述制作方法包括：提供一器件中间体，所述器件中间体包括：衬底、形成在所述衬底中的有源结构、形成在衬底上方的栅极结构以及形成在相邻两个栅极结构之间的第一介质层；其中，所述栅极结构包括伪栅极和抵接所述伪栅极两侧的栅极侧墙，所述栅极侧墙包括：伪侧墙和抵接所述伪侧墙两侧的预设第一侧墙，所述伪侧墙的上表面高于所述预设第一侧墙的上表面；移除所述伪侧墙，以形成第一开口并暴露预设第一侧墙的内壁；在所述预设第一侧墙和所述第一开口上方形成侧墙盖帽，以覆盖所述第一开口形成空气间隔层，其中所述侧墙盖帽、所述伪栅极和所述第一介质层三者的上表面在同一水平面。和所述第一介质层三者的上表面在同一水平面。和所述第一介质层三者的上表面在同一水平面。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的制作方法和半导体器件


[0001]本申请涉及半导体器件
，特别涉及一种半导体器件的制作方法和半导体器件。

技术介绍

[0002]现有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor，CMOS)工艺中，通常在栅极的侧壁形成介电质材料的侧墙。但是，接触构件110和栅极结构之间的多种介质材料容易产生高电容，从而引起电路延迟、功耗剧增或串联噪声等问题，影响半导体器件的使用性能。
[0003]为解决上述问题，现有的CMOS器件通常在接触构件110和栅极结构之间设置空气间隔层103，利用空气的低介质系数来减少高电容的产生。图1和2为现有技术形成空气间隔层103的两种方案。方案一：参照图1，所述的空气间隔层103制备方案为：先预设伪侧墙114
’
，再依次形成替换金属栅极109和空气间隔层103，具体步骤如下：
[0004]S100、参照图1(a)提供一衬底101，在衬底101上方设有一伪栅极104。
[0005]S110、在伪栅极104的侧面依次形成第一内侧墙105a
’
、伪侧墙114
’
和第一外侧墙105b
’
。具体过程包括如下步骤：
[0006]S111、参照图1(b)在衬底101和伪栅极104上方、伪栅极104的侧面均沉积第一内侧墙层105a，并蚀刻该第一内侧墙层105a，以暴露衬底101和伪栅极104，以在伪栅极104的侧面形成第一内侧墙105a
’
。
[0007]S112、参照图1(c)在衬底101、伪栅极104和第一内侧墙105a
’
上方以及第一内侧墙105a
’
的侧面沉积伪侧墙层114，并蚀刻该伪侧墙层114，以暴露衬底101、伪栅极104和第一内侧墙105a
’
，以在第一内侧墙105a
’
的侧面形成伪侧墙114
’
。
[0008]S113、参照图1(d)在衬底101、伪栅极104、第一内侧墙105a
’
和伪侧墙114
’
上方以及伪侧墙114
’
的侧面均沉积第一外侧墙层105b，并蚀刻第一外侧墙层105b，以暴露衬底101、伪栅极104、第一内侧墙105a
’
和伪侧墙114
’
，以在伪侧墙114
’
的侧面形成第一外侧墙105b
’
。
[0009]S120、参照图1(e)在衬底101中通过外延生长形成有源结构102(即，源漏极)。
[0010]S130、参照图1(f)在衬底101上方形成抵接相邻两个第一外侧墙105b
’
的第一介质层117。当然，在步骤S130和步骤S140之间，还可以增设一步骤，即形成盖帽。具体过程包括：参照图1(g)通过回蚀移除部分的第一介质层117，以形成第一凹槽。参照图1(h)在第一凹槽内沉积盖帽层118且盖帽层118覆盖在整个器件的上方，将盖帽层118平坦化(CMP，平坦化)，以暴露伪栅极104。
[0011]S140、参照图1(i)将伪栅极104替换为金属栅极109(RMG，replacement metal gate)。
[0012]S150、形成空气间隔层103，具体包括如下步骤：
[0013]S151、参照图1(j)通过蚀刻移除伪侧墙114
’
，以在第一内侧墙105a
’
和第一外侧墙
105b
’
之间形成第一开口107。
[0014]S152、参照图1(k)在整个器件的上方依次沉积阻挡层120和第二介质层119，以在第一内侧墙105a
’
和第一外侧墙105b
’
之间形成空气间隔层103。
[0015]S160、参照图1(l)在金属栅极109之间形成接触构件110(Contact)。
[0016]方案二：在接触构件110的侧壁形成空气间隔层103，参照图2，其步骤如下：
[0017]S200、参照图1(a)提供一衬底101，在衬底101上方设有一伪栅极104。
[0018]S210、参照图2(a)在伪栅极104的两侧形成伪栅极侧墙106，并在衬底101中外延生长形成有源结构102(包括源极和漏极)。在衬底101上方且在相邻两个伪栅极侧墙106之间填入第一介质层117材料(例如：氧化硅)，然后利用化学机械研磨进行平坦化，以使伪栅极104的伪栅极侧墙106和伪栅极104同时暴露，从而在衬底101上方形成抵接相邻两个伪栅极侧墙106的第一介质层117。
[0019]S220、参照图2(b)将伪栅极104替换为金属栅极109，并在金属栅极109、伪栅极侧墙106和第一介质层117上方沉积阻挡层120。
[0020]S230、形成接触构件110的伪侧墙114
’
，其具体过程包括以下步骤：
[0021]S231、参照图2(c)在阻挡层120上方沉积第二介质层119，并通过蚀刻在第一介质层117、阻挡层120和第二介质层119中形成第三开口113，以形成后续接触构件110的填充空间。
[0022]S232、参照图2(d)在第三开口113的内壁和底部以及第二介质层119上方沉积伪侧墙层114，并通过平坦化以暴露第二介质层119和第三开口113的底部以及将在第三开口113内剩余的伪侧墙层114作为伪侧墙114
’
。
[0023]S240、参照图2(e)在第三开口113内继续形成接触构件110，包括金属间隔件111a(barrier)和接触件111b。
[0024]S250、参照图2(f)移除伪侧墙114
’
，以形成空气间隔层103。
[0025]现有技术的方案一，盖帽仅形成在第一介质层117上，在金属栅极109上没有盖帽，因此在形成空气间隔层103的过程中，容易导致金属栅极109的顶部出现部分缺失，而且在接触构件110偏移时，容易将金属填入空气间隔层103。
[0026]现有技术的方案二，在形成伪侧墙114
’
过程中，若不过量回蚀伪侧墙层114，容易在衬底101的上表面残留伪侧墙114
’
材料，影响接触构件110与有源结构102的接触，从而大大提高了接触窗口的阻值。若为保证暴露衬底101而过量回蚀伪侧墙层114，则蚀刻深度容易延伸至衬底101的有源结构102，损坏有源结构102。而且在回蚀形成伪侧墙114
’
的过程中，同样容易造成接触构件110顶部的部分材料缺失，影响后续接触构件110的连接。
[0027]因此，需要一种能够解决上述问题的方法。

技术实现思路

[0028]本申请的主要目的是提出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：提供一器件中间体，所述器件中间体包括：衬底、形成在所述衬底中的有源结构、形成在衬底上方的栅极结构以及形成在相邻两个栅极结构之间的第一介质层；其中，所述栅极结构包括伪栅极和抵接所述伪栅极两侧的栅极侧墙，所述栅极侧墙包括：伪侧墙和抵接所述伪侧墙两侧的预设第一侧墙，所述伪侧墙的上表面高于所述预设第一侧墙的上表面；移除所述伪侧墙，以形成第一开口并暴露预设第一侧墙的内壁；在所述预设第一侧墙和所述第一开口上方形成侧墙盖帽，以覆盖所述第一开口形成空气间隔层。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：将所述伪栅极替换为金属栅极，且在所述侧墙盖帽、所述金属栅极和所述第一介质层三者上方形成第二介质层；沿所述第二介质层的上表面向所述第一介质层内形成空腔；在所述空腔中形成接触构件。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述器件中间体的形成包括以下步骤：在所述衬底上形成所述有源结构、所述伪栅极以及抵接所述伪栅极的两侧的伪栅极侧墙；在所述衬底上方形成抵接相邻两个所述伪栅极侧墙的第一介质层；至少部分地移除所述伪栅极侧墙，以在所述衬底上方上形成第二开口；在所述第二开口的内壁、底部以及所述第一介质层和所述伪栅极上方均沉积第一侧墙层，并在所述第一侧墙层上方与所述第二开口内再沉积伪侧墙层；对所述伪侧墙层和所述第一侧墙层进行处理，以形成所述栅极结构。4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述对所述伪侧墙层和所述第一侧墙层进行处理，包括：移除形成在所述第一介质层和所述伪栅极上方的伪侧墙层，以暴露所述第一侧墙层及部分地移除形成在所述第二开口内的伪侧墙层，以使剩余在所述第二开口的伪侧墙层作为伪侧墙；移除形成在所述第一介质层和所述伪栅极上方的第一侧墙层以及部分移除形成在所述第二开口内的第一侧墙层，以使在所述第二开口内剩余的第一侧墙层作为所述预设第一侧墙。5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述对所述伪侧墙层和所述第一侧墙层进行处理，包括：移除形成在所述第一介质层和所述伪栅极上方的伪侧墙层，以暴露所述第一侧墙层；移除形成在所述第一介质层和所述伪栅极上方的第一侧墙层、部分移除形成在所述第二开口内的第一侧墙层和所述伪侧墙层，以使在所述第二开口内剩余的第一侧墙层、伪侧墙层分别作为所述预设第一侧墙和所述伪侧墙。6.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述对所述伪侧墙层和所述第一侧墙层进行处理，包括：
移除形成在所述第一介质层和所述伪栅极上方的伪侧墙层和第一侧墙层，以暴露所述第一介质层和所述伪栅极；部分移除形成在所述第二开口内的第一侧墙层和伪侧墙层，以使在所述第二开口内剩余的第一侧墙层和伪侧墙层分别作为所述预设第一侧墙和所述伪侧墙。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡尚元，林盈志，罗威扬，
申请(专利权)人：广州集成电路技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：