一种半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的制造方法，先采用硅化物工艺在半导体衬底表面形成自对准金属硅化物，再形成高k介质层及金属栅极，使高k介质层及金属栅极避免了前段工艺中的所有的高温步骤，从而能够解决高k介质层及金属栅极高温后出现的可靠性和迁移率退化的问题；本发明专利技术采用具有较低电阻率和较高热稳定性的金属硅化物TiSi2作为半导体器件的局部互连，有助于提高半导体器件的可靠性。相对于目前先进工艺的主流的后栅工艺(后栅需搭配后金属硅化物工艺，并需接触孔工艺转变成金属层的沟槽和孔洞工艺)，本发明专利技术无需后置金属硅化物工艺，并采用成熟工艺中常用的接触孔工艺，工艺复杂度低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造领域，具体涉及一种半导体器件的制造方法。

技术介绍

[0002]随着CMOS器件的特征尺寸不断缩小，传统的二氧化硅介电层存在栅极漏电流较大等问题，因此，提出了高介电常数金属栅极(High
‑
k Metal Gate，HKMG)替代传统的以二氧化硅为介电层的栅极结构。
[0003]现有技术中，对于28nm特征尺寸器件的制造，一般采用前高k后金属栅(High
‑
k first，Gate Last)工艺，即先在衬底上形成高k栅氧化层和假栅电极，然后进行源/漏极的离子掺杂、高温退火、自对准金属硅化物等步骤，最后刻蚀掉假栅电极形成凹槽，采用合适的金属填充凹槽形成金属栅极，但在此种方法中，高k栅介质层经过高温退火后会出现可靠性和迁移率退化的问题，从而影响器件的稳定性；对于20nm及以下特征尺寸器件的制造，一般采用后高k后金属栅(High
‑
k last，Gate Last)工艺，即将形成高k栅介质层和金属栅极的步骤放置于去除假栅电极之后，同时，高k栅介质层必需的高温退火工艺对自对准金属硅化物的热稳定性有很大的影响，所以金属硅化物工艺放置于金属栅极形成之后(all last工艺，即High
‑
k last，Gate Last，Salicide last)，工艺复杂度大幅增加。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，在衬底上形成假栅电极，并进行源/漏极的离子掺杂、高温退火后，先采用硅化物工艺在半导体衬底表面形成自对准金属硅化物，再移除假栅电极，形成后高k栅介质层及金属栅极，使高k栅介质层及金属栅极避免了前段工艺中所有的高温工艺，从而能够解决高k栅介质层及金属栅极高温后出现的可靠性和迁移率退化的问题；采用具有较低电阻率和较高热稳定性的金属硅化物TiSi2作为半导体器件的局部互连，有助于提高半导体器件的可靠性；另外，与现有技术中的后高k工艺相比，本专利技术无需将金属硅化物工艺放置于金属栅极形成之后，工艺流程简单。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
[0006]S1：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有假栅结构；
[0007]S2：在所述半导体衬底的表面形成自对准金属硅化物；
[0008]S3：去除所述假栅结构，暴露出所述半导体衬底以形成凹槽；
[0009]S4：在所述凹槽中形成栅极结构。
[0010]可选的，所述半导体衬底为Si衬底。
[0011]可选的，步骤S1与步骤S2之间还包括：采用重离子轰击所述半导体衬底的表面，对所述半导体衬底进行预非晶化处理。
[0012]可选的，所述重离子选自Xe离子、Ge离子、Si离子、Ar离子中的一种。
[0013]可选的，步骤S2包括如下步骤：
[0014]S21：在所述半导体衬底表面沉积形成Ti金属层；
[0015]S22：进行第一退火处理，在所述半导体衬底表面形成TiSi2；
[0016]S23：湿法刻蚀去除未反应的Ti金属。
[0017]可选的，所述第一退火处理的温度为450℃～650℃。
[0018]可选的，步骤S2与步骤S3之间还包括：在所述半导体衬底表面形成层间介质层，所述层间介质层覆盖所述假栅结构的侧壁。
[0019]可选的，步骤S4之后还包括：在所述层间介质层中形成接触孔，并在所述接触孔中填充金属材料形成接触。
[0020]可选的，步骤S4包括如下步骤：
[0021]在所述凹槽底部形成高k栅介质层；
[0022]在所述凹槽中填充导电材料形成栅极，所述栅极覆盖所述栅介质层。
[0023]可选的，形成高k栅介质层后还包括：进行第二退火处理，退火温度为750℃～950℃。
[0024]可选的，步骤S2之后还包括：进行第三退火处理，退火温度为750℃～950℃。
[0025]可选的，所述栅极为金属栅极。
[0026]本专利技术提供的半导体器件的制造方法，至少具有以下技术效果：
[0027]本专利技术提供的半导体器件的制造方法，先采用硅化物工艺在半导体衬底表面形成自对准金属硅化物，再形成高k栅介质层及金属栅极，使高k栅介质层及金属栅极避免了前段工艺中的高温步骤，从而能够解决高k栅介质层及金属栅极高温后出现的可靠性和迁移率退化的问题；采用具有较低电阻率和较高热稳定性的金属硅化物TiSi2作为半导体器件的局部互连，有助于提高半导体器件的可靠性；另外，与现有技术中的后高k工艺相比，本专利技术无需将金属硅化物工艺放置于金属栅极形成之后，并采用成熟工艺中常用的接触孔工艺，工艺流程简单。
附图说明
[0028]图1显示为实施例一提供的半导体器件制造方法的流程图。
[0029]图2显示为实施例一步骤S1提供的衬底的结构示意图。
[0030]图3显示为在图2所示的衬底表面形成金属层的结构示意图。
[0031]图4显示为在图3所示的衬底表面形成金属硅化物的结构示意图。
[0032]图5显示为在图4所示的结构上方形成层间介质层的结构示意图。
[0033]图6显示为实施例一步骤S3形成凹槽的结构示意图。
[0034]图7显示为在图6所示的凹槽中形成栅介质层的结构示意图。
[0035]图8显示为在图7所示结构中形成栅极的结构示意图。
[0036]图9显示为在图8所示的结构中形成接触孔并进行填充的结构示意图。
[0037]元件标号说明
[0038]10
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半导体衬底
[0039]11
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源漏区
[0040]12
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STI结构
[0041]13
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假栅结构
[0042]14
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侧墙
[0043]15
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金属层
[0044]16
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金属硅化物
[0045]17
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层间介质层
[0046]18
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栅介质层
[0047]19
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栅极
[0048]100
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凹槽
[0049]200
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接触孔
具体实施方式
[0050]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有假栅结构；S2：在所述半导体衬底的表面形成自对准金属硅化物；S3：去除所述假栅结构，暴露出所述半导体衬底以形成凹槽；S4：在所述凹槽中形成栅极结构。2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底为Si衬底。3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤S1与步骤S2之间还包括：采用重离子轰击所述半导体衬底的表面，对所述半导体衬底进行预非晶化处理。4.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述重离子选自Xe离子、Ge离子、Si离子、Ar离子中的一种。5.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21：在所述半导体衬底表面沉积形成Ti金属层；S22：进行第一退火处理，在所述半导体衬底表面形成TiSi2；S23：湿法刻蚀去除未反应的Ti金属。6.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮锋，葛芯汝，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：