半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法，包括：在半导体衬底的有源区上形成接触刻蚀终止层，半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构，接触刻蚀终止层可以包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层；以第一氮化硅层作为有源区的阻挡层，通过刻蚀形成贯穿第一氮化硅层上方的层间电介质层的接触孔；以氧化硅层作为有源区的阻挡层去除刻蚀有源区上方接触孔时，接触孔底部露出的第一氮化硅层；以第二氮化硅层作为有源区的阻挡层进行去除金属栅极上的金属氧化物的工艺。通过接触刻蚀终止层的阻挡，能够在去除金属栅极上的金属氧化物时，减少有源区表面材料的损耗，以提高半导体器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体技术，特别涉及一种。
技术介绍
在半导体工艺中，在栅极的接触孔刻蚀之后，暴露于空气中的金属栅极会很容易形成金属氧化物。比如金属铝栅极暴露于空气中时容易形成氧化铝。而金属栅极上的金属氧化物很难去除。如图IA和图IB所示为常规半导体器件剖面图。其中，图IA为形成金属栅极102的接触孔106和有源区的接触孔108之后的半导体器件剖面图。从图IA可见，在形成接触孔106和108之后，将在接触孔106的底部露出金属栅极的表面和有源区的表面。由于暴露于空气中的金属栅极102形成金属氧化物，因此需要去除金属氧化物。图IB为去除金属栅极102上的金属氧化物之后的半导体器件剖面图。为了去除金属栅极102上的金属氧化物，势必造成有源区的接触孔108底部已暴露出来的表面(如金属硅化物104区域)材料的损耗，从而导致半导体器件性能的降低。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。本专利技术的一个目的是提供一种半导体器件制造方法的技术方案，包括在半导体衬底的有源区上形成接触刻蚀终止层，半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构，接触刻蚀终止层包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层；以第一氮化硅层作为有源区的阻挡层通过刻蚀形成贯穿第一氮化硅层上方的层间电介质层的接触孔；以氧化硅层作为有源区的阻挡层去除刻蚀有源区上方接触孔时，接触孔底部露出的第一氮化硅层；以第二氮化硅层作为有源区的阻挡层进行去除金属栅极上的金属氧化物的工艺。优选地，第一氮化硅层的厚度为200-400人,第二氮化硅层的厚度为50-100人，氧化硅层的厚度为50-100人。优选地，去除金属栅极上的金属氧化物的工艺包括通过轰击去除金属栅极上的金属氧化物。优选地，轰击的工艺参数为射频功率为100-500瓦，偏压为100-300伏，氩气流量为2-3标准毫升/分钟，工艺时间为10-100秒。优选地，在去除金属栅极上的金属氧化物的工艺之后还包括利用SiCoNi预清工艺去除位于有源区上方的接触孔底部残留的第二氮化硅层，以露出有源区的表面。优选地，SiCoNi预清工艺的工艺参数为氟化氮流量为10-30标准毫升/分钟，氨气流量为30-100标准毫升/分钟，压力为2-10托，功率为10-100瓦，工艺时间为10-100秒。优选地，有源区包括预先形成的金属硅化物区域，有源区的露出的表面形成于金属硅化物区域内。 优选地，在SiCoNi预清工艺中，氧化物与氮化硅的选择比小于5 I。根据本专利技术的第一方面，提供了一种半导体器件，包括具有有源区的半导体衬底，半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构；覆盖在有源区上的接触刻蚀终止层，接触刻蚀终止层包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层；贯通接触刻蚀终止层的接触孔，接触孔位于有源区上方。优选地，第一氮化硅层的厚度为200-400人，第二氮化硅层的厚度为50-100人，氧化硅层的厚度为50-100人。优选地，有源区包括预先形成的金属硅化物区域，接触孔位于金属硅化物区域上方。优选地，栅极叠层结构包括栅介质层和位于所述栅介质层上方的金属栅极，栅介质层为高介电常数材料。优选地，接触孔中填充有导电材料。本专利技术的一个优点在于，通过接触刻蚀终止层的阻挡，能够在去除金属栅极上的金属氧化物时，减少已形成的接触孔底部暴露的有源区表面材料的损耗，以保证半导体器件的性能。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IA和图IB是示出常规半导体器件的剖面图。图2是示出根据本专利技术一实施例的半导体器件制造方法的流程图。图3是示出根据本专利技术另一实施例的半导体器件制造方法的流程图。图4是示出根据本专利技术实施例的半导体器件的剖面图。图5A-图5E是示出根据本专利技术实施例的半导体器件制造方法各步骤形成的半导体器件的剖面图。具体实施例方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图2是示出根据本专利技术实施例的半导体器件制造方法200的流程图。在步骤202中，在半导体衬底的有源区上形成接触刻蚀终止层，半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构，接触刻蚀终止层包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层。在步骤204中，以第一氮化硅层作为有源区的阻挡层通过刻蚀形成贯穿第一氮化硅层上方的层间电介质层的接触孔。接触孔可以用于连接晶体管以及布线。接触孔可以包括源漏区的接触孔，也可以包括金属栅极的接触孔。在步骤206中，以氧化硅层作为有源区的阻挡层去除刻蚀有源区上方接触孔时，接触孔底部露出的第一氮化娃层。在步骤208中，以第二氮化硅层作为有源区的阻挡层进行去除金属栅极上的金属氧化物的工艺。根据本专利技术的一方面，在接触刻蚀以及后续去除金属栅极上的金属氧化物的工艺中，通过接触刻蚀终止层，能够减少接触孔底部露出的有源区表面材料的损耗。比如，有源区露出的表面为金属硅化物区域表面，那么通过接触刻蚀终止层的保护，能够保证金属硅化物区域降低接触孔和源漏区接触电阻的性能得以体现，从而提高整个半导体器件的性倉泛。图3是示出根据本专利技术另一实施例的半导体器件制造方法300的流程图。在步骤302中，在半导体衬底的有源区上形成接触刻蚀终止层。其中，半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构。接触刻蚀终止层包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层。在一个实施例中，第一氮化硅层的厚度可以为200-400人,第二氮化硅层的厚度可以为50-100A,氧化硅层的厚度可以为50-100人。在步骤304中，以第一氮化硅层为阻挡层，通过第一次蚀刻，形成贯穿第一氮化硅层上方的层间电介质层的孔。层间电介质层可以包括第一层间电介质层和第二层间电介质层。层间电介质层可以由化学气相淀积、旋转涂布、物理气相淀积或其它工艺方法形成。在形成层间电介质层之后，可以通过化学机械研磨工艺其表面进行平坦化处理。在步骤305中，以氧化硅层为阻挡层，通过第二次蚀刻，将孔底部剩余的第一氮化硅层去除，并停止在氧化硅层。在一个实施例中，接触孔的刻蚀可以用干法刻蚀或等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括：在半导体衬底的有源区上形成接触刻蚀终止层，所述半导体衬底上形成有包括金属栅极的栅极叠层结构，所述接触刻蚀终止层包括第一氮化硅层、第一氮化硅层之下的氧化硅层以及氧化硅层之下的第二氮化硅层；以所述第一氮化硅层作为所述有源区的阻挡层，通过刻蚀形成贯穿所述第一氮化硅层上方的层间电介质层的接触孔；以所述氧化硅层作为所述有源区的阻挡层去除刻蚀所述有源区上方接触孔时，接触孔底部露出的所述第一氮化硅层；以所述第二氮化硅层作为所述有源区的阻挡层进行去除所述金属栅极上的金属氧化物的工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩秋华，王新鹏，黄怡，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：