半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，通過(guò)回刻蝕硬掩膜層工藝形成第一開(kāi)口，通過(guò)在第一開(kāi)口中的內(nèi)側(cè)墻、刻蝕硬掩膜層、沉積第二多晶硅層以及去除硬掩膜層等步驟，形成了具有第一多晶硅層和第二多晶硅層堆疊成的倒置“T”型或啞鈴狀的新的多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件，其用于接觸金屬以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的多晶硅表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻；本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，其多晶硅柵極呈倒置“T”型或啞鈴狀，其用于接觸金屬以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的多晶硅表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]難熔金屬與硅在一起發(fā)生反應(yīng)，熔合時(shí)形成金屬硅化物(silicide)。如果難熔金屬和多晶硅反應(yīng)，那么它被稱為多晶硅化物(polycide)。金屬硅化物和多晶硅化物統(tǒng)稱為硅化物。硅化物是一種具有熱穩(wěn)定性的金屬化合物，并且具有低的電阻率。常見(jiàn)的用于形成硅化物的難熔金屬包括鈷(Co)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、鎳(Ni)等。
[0003]硅化物工藝用于源漏區(qū)和柵極時(shí)，通常用于形成歐姆接觸，獲得低電阻，而如何增大柵極與金屬接觸面積以形成柵極上更大面積區(qū)域的硅化物，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)改變柵極表面的形狀，以增加?xùn)艠O與金屬接觸的面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟:
[0006]在一半導(dǎo)體襯底上形成由柵氧化層和第一多晶硅層堆疊而成的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層頂部的硬掩膜層；
[0007]在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，并對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化以暴露出所述硬掩膜層頂部；
[0008]回刻蝕去除一定厚度的硬掩膜層，形成第一開(kāi)口 ；
[0009]在所述第一開(kāi)口內(nèi)形成內(nèi)側(cè)墻，并刻蝕去除所述內(nèi)側(cè)墻未覆蓋的硬掩膜層；
[0010]在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層，并平坦化所述第二多晶硅層至所述硬掩膜層頂部；
[0011]移除所述層間介質(zhì)層，并在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻；
[0012]去除所述硬掩膜層，形成第二開(kāi)口 ；
[0013]在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層；
[0014]退火以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
[0015]進(jìn)一步的，所述硬掩膜層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0016]進(jìn)一步的，所述硬掩膜層的厚度大于200埃。
[0017]進(jìn)一步的，所述回刻蝕去除硬掩膜層的厚度大于100埃。
[0018]進(jìn)一步的，所述制造方法還包括:在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層之前，移除所述內(nèi)側(cè)墻。
[0019]進(jìn)一步的，所述制造方法還包括:在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻之后，以所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行源/漏區(qū)離子注入，形成源/漏區(qū)。
[0020]進(jìn)一步的，所述制造方法還包括:在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層之前，形成暴露出半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)以及第二開(kāi)口表面的金屬阻擋層。
[0021]進(jìn)一步的，在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層的同時(shí)，在暴露出的源/漏區(qū)表面也沉積金屬層。
[0022]進(jìn)一步的，在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層之后，還包括:
[0023]化學(xué)機(jī)械平坦化所述金屬層至所述第二多晶硅層頂部，保留所述第二多晶硅層側(cè)面的金屬層；
[0024]在上述器件表面沉積多晶硅并刻蝕，形成位于保留的金屬層和第二多晶硅層上方且頂部高于所述外側(cè)墻的第三多晶硅層；
[0025]在所述第三多晶硅層和外側(cè)墻的外側(cè)形成第二外側(cè)墻；
[0026]在所述第三多晶娃表面沉積第二金屬層。
[0027]進(jìn)一步的，所述金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0028]進(jìn)一步的，所述第二金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0029]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0030]半導(dǎo)體襯底；
[0031]柵氧化層，形成于半導(dǎo)體襯底上；
[0032]啞鈴狀多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層上，其呈上下寬、中間窄的啞鈴狀；
[0033]自對(duì)準(zhǔn)硅化物，包括嵌在啞鈴狀多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分以及形成于多晶娃層上表面的部分；
[0034]側(cè)墻，形成于半導(dǎo)體襯底上方且位于所述柵氧化層、啞鈴狀多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物側(cè)面上。
[0035]進(jìn)一步的，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中，嵌在多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分的厚度大于100埃。
[0036]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件還包括:形成于所述側(cè)墻外側(cè)的半導(dǎo)體襯底中的源/漏區(qū)。
[0037]進(jìn)一步的，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物還包括位于所述源/漏區(qū)上方表面的部分。
[0038]進(jìn)一步的，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0039]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0040]半導(dǎo)體襯底；
[0041]柵氧化層，形成于半導(dǎo)體襯底上；
[0042]倒置“T”型多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層上；
[0043]自對(duì)準(zhǔn)硅化物，形成于倒置“T”型多晶硅柵極上表面；
[0044]側(cè)墻，形成于半導(dǎo)體襯底上且位于所述柵氧化層、倒置“T”型多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物側(cè)面上。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件制造方法，通過(guò)回刻蝕硬掩膜層工藝形成第一開(kāi)口，通過(guò)在第一開(kāi)口中的內(nèi)側(cè)墻、刻蝕硬掩膜層、沉積第二多晶硅層以及去除硬掩膜層等步驟，形成了具有第一多晶硅層和第二多晶硅層堆疊成的倒置“T”型或啞鈴狀的新的多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件，其用于接觸金屬以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的多晶硅表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻；本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件，其多晶硅柵極呈倒置“Τ”型或啞鈴狀，其用于接觸金屬以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的多晶硅表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的半導(dǎo)體器件制造方法流程圖；
[0047]圖2Α?2Ε是本發(fā)明實(shí)施例一的半導(dǎo)體器件制造方法中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的半導(dǎo)體器件制造方法流程圖；
[0049]圖4A?4D是本發(fā)明實(shí)施例二的半導(dǎo)體器件制造方法中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件及其制造方法，關(guān)鍵在于在常規(guī)的柵極形狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)一層或兩層多晶硅沉積來(lái)改變柵極表面的形狀，以增加?xùn)艠O與金屬接觸的面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，以降低柵極電阻，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件性能。
[0051]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件及其制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0052]實(shí)施例一
[0053]本實(shí)施例的目的是在于形成一種倒置T型的柵極結(jié)構(gòu)，以增加?xùn)艠O與金屬接觸的面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，以降低柵極電阻，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件性倉(cāng)泛。
[0054]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括以下步驟:
[0055]SlOl，在一半導(dǎo)體襯底上形成由柵氧化層和第一多晶硅層堆疊而成的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層頂部的硬掩膜層；
[0056]S102，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，并對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化以暴露出所述硬掩膜層頂部；
[0057]S103，回刻蝕去除一定厚度的硬掩膜層，形成第一開(kāi)口 ；
[0058]S104，在所述第一開(kāi)口內(nèi)形成內(nèi)側(cè)墻，并刻蝕去除所述內(nèi)側(cè)墻未覆蓋的硬掩膜層；
[0059]S105,在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層，并平坦化所述第二多晶硅層至所述硬掩膜層頂部；
[0060]S106，移除所述層間介質(zhì)層，并在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻；
[0061]S107，去除所述硬掩膜層，形成第二開(kāi)口 ；
[0062]S108,在所述半導(dǎo)體襯底表面以及第二開(kāi)口表面沉積金屬層；
[0063]S109，退火以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
[0064]請(qǐng)參考圖2A，在步驟SlOl中，提供的半導(dǎo)體襯底200可以為體硅襯底，也可以為絕緣體上硅襯底，還可以是藍(lán)寶石襯底。優(yōu)選的，沿垂直半導(dǎo)體襯底200表面的方向，對(duì)半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行N型或P型阱區(qū)離子注入，形成N型阱區(qū)或P型阱區(qū)(未圖示)；然后，在所述半導(dǎo)體襯底200上依次生長(zhǎng)柵氧化層201、第一多晶硅層202和硬掩膜層203，采用柵極掩膜工藝，刻蝕所述硬掩膜層203、第一多晶硅層202和柵氧化層201，形成由柵氧化層201和第一多晶硅層202堆疊的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層202頂部的硬掩膜層203。
[0065]其中，所述硬掩膜層203的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種，厚度大于200埃。
[0066]請(qǐng)參考圖2B，在步驟S102中，在所述半導(dǎo)體襯底200上沉積層間介質(zhì)層204，并對(duì)所述層間介質(zhì)層204進(jìn)行頂部化學(xué)機(jī)械平坦化，以暴露出所述硬掩膜層203頂部。
[0067]其中，所述層間介質(zhì)層204的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0068]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2B，在步驟S103中，回刻蝕工藝去除一定厚度的硬掩膜層，減薄覆蓋在第一多晶硅層202上的硬掩膜層203a，形成第一開(kāi)口。優(yōu)選地，所述回刻蝕去除硬掩膜層的厚度大于100埃。
[0069]請(qǐng)參考圖2C，在步驟S104中，先在第一開(kāi)口中沉積絕緣介質(zhì)；然后，刻蝕沉積的絕緣介質(zhì)，形成內(nèi)側(cè)墻205 ;接著以內(nèi)側(cè)墻205為掩膜，刻蝕去除第一開(kāi)口中內(nèi)側(cè)墻205未覆蓋的硬掩膜層，第一開(kāi)口變深，側(cè)壁上留有內(nèi)側(cè)墻205覆蓋的硬掩膜層203b。其中，所述內(nèi)側(cè)墻205的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0070]請(qǐng)參考圖2C和2D，在步驟S105中，可以先在形成內(nèi)側(cè)墻205的第一開(kāi)口中外延生長(zhǎng)或者化學(xué)氣相沉積第二多晶硅層202a，然后化學(xué)機(jī)械平坦化第二多晶硅層202a至硬掩膜層203b頂部，該步驟可以直接將內(nèi)側(cè)墻205研磨去除。在步驟S105中，還可以先通過(guò)化學(xué)機(jī)械平坦化或者刻蝕工藝移除所述內(nèi)側(cè)墻205，然后在移除內(nèi)側(cè)墻205的第一口中外延生長(zhǎng)或者化學(xué)氣相沉積第二多晶硅層202a，然后化學(xué)機(jī)械平坦化第二多晶硅層202a至硬掩膜層203b頂部。其中第二多晶硅層202a和第一多晶硅層202構(gòu)成了截面為倒置“T”型的多晶硅柵極，新形成的倒置“T”型的多晶硅柵極的上表面(用于后續(xù)與金屬反應(yīng)生成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的表面)面積大于第一多晶硅層202的上表面面積。
[0071]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2D，在步驟S106中，移除所述層間介質(zhì)層，暴露出所述層間介質(zhì)層覆蓋的半導(dǎo)體襯底200表面，然后在暴露出的半導(dǎo)體襯底200表面沉積絕緣介質(zhì)，并刻蝕所述絕緣介質(zhì)，以在所述硬掩膜層203b和柵極結(jié)構(gòu)(即第一多晶硅層202和柵氧化層201)側(cè)面形成外側(cè)墻206。其中，所述外側(cè)墻206的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0072]本實(shí)施例中，在所述硬掩膜層203b和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻206之后，以所述硬掩膜層203b和柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行源/漏區(qū)離子注入，形成源/漏區(qū)207。
[0073]請(qǐng)參考圖2E，在步驟S107中，移除所述掩膜層203b，形成第二開(kāi)口 203c。
[0074]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2E，在步驟S108中，在整個(gè)器件表面沉積金屬阻擋層，并刻蝕，形成暴露出半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)207以及第二開(kāi)口 203c表面的金屬阻擋層(未圖示);接著在所述源/漏區(qū)207和第二開(kāi)口表面(即第二多晶娃層202a和暴露出的第一多晶娃層202的表面)沉積金屬層(未圖示)。其中，所述金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0075]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2E，在步驟S109中，采用激光退火或者快速退火等工藝，使得第一多晶娃層202和第二多晶娃層202a的表面的多晶娃以及源/漏區(qū)207表面的娃與金屬層充分反應(yīng)，形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物208。在第二多晶硅層202a、第一多晶硅層202處形成的自對(duì)準(zhǔn)硅化物208可以大大降低由第二多晶硅層202a、第一多晶硅層202構(gòu)成的多晶硅柵極的電阻，源/漏區(qū)207處形成的自對(duì)準(zhǔn)硅化物208可以降低源/漏區(qū)的電阻。
[0076]本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法，通過(guò)回刻蝕硬掩膜層工藝形成第一開(kāi)口，通過(guò)在第一開(kāi)口中的內(nèi)側(cè)墻、刻蝕硬掩膜層、沉積第二多晶硅層以及去除硬掩膜層等步驟，形成了具有第一多晶硅層和第二多晶硅層堆疊成的倒置“T”型的新的多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件中，倒置T型的多晶硅柵極用于接觸金屬形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的上表面面積積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
[0077]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2E，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0078]半導(dǎo)體襯底200 ；
[0079]柵氧化層201，形成于半導(dǎo)體襯底200上；
[0080]倒置“T”型多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層201上，由第一多晶硅層202和第二多晶硅層202a堆疊成倒置“T”型；
[0081]自對(duì)準(zhǔn)硅化物208，形成于倒置“T”型多晶硅柵極上表面；
[0082]側(cè)墻206，形成于半導(dǎo)體襯底200上且位于所述柵氧化層201、倒置“T”型多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物208側(cè)面上。
[0083]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件，其倒置“T”型多晶硅柵極用于接觸金屬形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
[0084]實(shí)施例二
[0085]如圖3所示，本實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括以下步驟:
[0086]S301，在一半導(dǎo)體襯底上形成由柵氧化層和第一多晶硅層堆疊而成的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層頂部的硬掩膜層；
[0087]S302，在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，并對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化以暴露出所述硬掩膜層頂部；
[0088]S303，回刻蝕去除一定厚度的硬掩膜層，形成第一開(kāi)口 ；
[0089]S304，在所述第一開(kāi)口內(nèi)形成內(nèi)側(cè)墻，并刻蝕去除所述內(nèi)側(cè)墻未覆蓋的硬掩膜層；
[0090]S305,在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層，并平坦化所述第二多晶硅層至所述硬掩膜層頂部；
[0091]S306，移除所述層間介質(zhì)層，并在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻；
[0092]S307，去除所述硬掩膜層，形成第二開(kāi)口 ；
[0093]S308,在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層；
[0094]S309，化學(xué)機(jī)械平坦化所述金屬層至所述第二多晶硅層頂部，保留所述第二多晶硅層側(cè)面的金屬層；[0095]S310，在上述器件表面沉積多晶硅并刻蝕，形成位于保留的金屬層和第二多晶硅層上方且頂部高于所述外側(cè)墻的第三多晶硅層；
[0096]S311，在所述第三多晶硅層和外側(cè)墻的外側(cè)形成第二外側(cè)墻；
[0097]S312,在所述第三多晶娃表面沉積第二金屬層；
[0098]S313，退火以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
[0099]本實(shí)施的步驟S301至步驟S307的步驟與實(shí)施例一的步驟SlOl至步驟S107相同。
[0100]請(qǐng)參考圖4A，在步驟S301中，提供的半導(dǎo)體襯底400可以為體硅襯底，也可以為絕緣體上硅襯底，還可以是藍(lán)寶石襯底。優(yōu)選的，沿垂直半導(dǎo)體襯底400表面的方向，對(duì)半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行N型或P型阱區(qū)離子注入，形成N型阱區(qū)或P型阱區(qū)；然后，在所述半導(dǎo)體襯底400上依次生長(zhǎng)柵氧化層401、第一多晶硅層402和硬掩膜層(即圖4A中經(jīng)過(guò)后續(xù)處理形成的403b)，采用柵極掩膜工藝，刻蝕所述硬掩膜層、第一多晶硅層402和柵氧化層401，形成由柵氧化層401和第一多晶硅層402堆疊的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層402頂部的硬掩膜層。
[0101]其中，所述硬掩膜層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種，厚度大于200埃。
[0102]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4A，在步驟S302中，在所述半導(dǎo)體襯底400上沉積層間介質(zhì)層404，并對(duì)所述層間介質(zhì)層404進(jìn)行頂部化學(xué)機(jī)械平坦化，以暴露出所述硬掩膜層頂部。
[0103]其中，所述層間介質(zhì)層404的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0104]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4A，在步驟S303中，回刻蝕工藝去除一定厚度的硬掩膜層，減薄覆蓋在第一多晶硅層402上的硬掩膜層，形成第一開(kāi)口。優(yōu)選地，所述回刻蝕去除硬掩膜層的厚度大于100埃。
[0105]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4A，在步驟S404中，先在第一開(kāi)口中沉積絕緣介質(zhì)；然后，刻蝕沉積的絕緣介質(zhì)，形成內(nèi)側(cè)墻405 ;接著以內(nèi)側(cè)墻405為掩膜，刻蝕去除第一開(kāi)口中內(nèi)側(cè)墻405未覆蓋的硬掩膜層，第一開(kāi)口變深，側(cè)壁上留有內(nèi)側(cè)墻405覆蓋的硬掩膜層403b。其中，所述內(nèi)側(cè)墻405的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
[0106]請(qǐng)參考圖4B，在步驟S305中，可以先在形成內(nèi)側(cè)墻405的第一開(kāi)口中外延生長(zhǎng)或者化學(xué)氣相沉積第二多晶硅層402a，然后化學(xué)機(jī)械平坦化第二多晶硅層402a至硬掩膜層403b頂部，該步驟可以直接將內(nèi)側(cè)墻405研磨去除。在步驟S305中，還可以先通過(guò)化學(xué)機(jī)械平坦化或者刻蝕工藝移除所述內(nèi)側(cè)墻405，然后在移除內(nèi)側(cè)墻405的第一口中外延生長(zhǎng)或者化學(xué)氣相沉積第二多晶硅層402a，然后化學(xué)機(jī)械平坦化第二多晶硅層402a至硬掩膜層403b頂部。其中第二多晶硅層402a和第一多晶硅層402構(gòu)成了截面為倒置“T”型的多晶硅柵極，新形成的倒置“T”型的多晶硅柵極的上表面(用于后續(xù)與金屬反應(yīng)生成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的表面)面積大于第一多晶娃層402的上表面面積。
[0107]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4B，在步驟S306中，移除所述層間介質(zhì)層，暴露出所述層間介質(zhì)層覆蓋的半導(dǎo)體襯底400表面，然后在暴露出的半導(dǎo)體襯底400表面沉積絕緣介質(zhì)，刻蝕所述絕緣介質(zhì)，以在所述硬掩膜層403b和柵極結(jié)構(gòu)(即第一多晶硅層402和柵氧化層401)側(cè)面形成外側(cè)墻406。其中，所述外側(cè)墻406的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。[0108]請(qǐng)參考圖4C，在步驟S307中，移除所述掩膜層403b，形成第二開(kāi)口 403c。
[0109]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4C，在步驟S308中，在整個(gè)器件表面沉積金屬阻擋層，并刻蝕，形成暴露出第二開(kāi)口 403c表面的金屬阻擋層(未圖示);接著在第二開(kāi)口 403c中(即第二多晶硅層402a和暴露出的第一多晶娃層402的表面)沉積金屬層(未圖不)。其中，所述金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0110]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4C，在步驟S309中，化學(xué)機(jī)械平坦化所述金屬層至所述第二多晶硅層402a頂部,保留所述第二多晶娃層402a側(cè)面的金屬層408。
[0111]請(qǐng)參考圖4D，在步驟S310中，在上述整個(gè)器件表面沉積多晶硅并刻蝕，形成位于保留的金屬層408和第二多晶硅層402a上方且頂部高于所述外側(cè)墻406的第三多晶硅層402b。此時(shí)，第三多晶硅層402b、第二多晶硅層402a和第一多晶硅層402組合成新的多晶硅柵極，其形狀類似啞鈴狀。然后刻蝕之前沉積的金屬阻擋層，暴露出外側(cè)墻406外側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面(用于制作器件的源/漏區(qū)的部分)。
[0112]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4D，在步驟S311中，在所述第三多晶硅層402b和外側(cè)墻406的外側(cè)形成第二外側(cè)墻406a。
[0113]本實(shí)施例中，在所述第三多晶硅層402b和外側(cè)墻406的外側(cè)形成第二外側(cè)墻406a之后，以所述第二外側(cè)墻406a和第三多晶硅層402b為掩膜，對(duì)第三多晶硅層402b兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行源/漏區(qū)離子注入，形成源/漏區(qū)407。
[0114]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4D，在步驟S312中，繼續(xù)在所述第三多晶硅402b表面以及暴露出的源/漏區(qū)表面沉積第二金屬層(未圖示)。其中，所述第二金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0115]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4D，在步驟S313中，采用激光退火或者快速退火等工藝，使得第三多晶娃層402b的表面的多晶娃與第二金屬層中的金屬充分反應(yīng),形成自對(duì)準(zhǔn)娃化物408a,第一多晶娃層402和第二多晶娃層402a中的多晶娃與金屬層中的金屬充分反應(yīng),形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物408b，源/漏區(qū)407表面的硅與第二金屬層中的金屬充分反應(yīng)，形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物408c。第三多晶硅層402b、第二多晶硅層402a與第一多晶硅層402形成了啞鈴狀的新的多晶硅柵極，該多晶硅柵極表面的自對(duì)準(zhǔn)硅化物408a以及側(cè)壁上嵌入的自對(duì)準(zhǔn)硅化物408b可以大大降低由第三多晶娃層402b、第二多晶娃層402a與第一多晶娃層402構(gòu)成的多晶娃柵極的電阻，源/漏區(qū)407處形成的自對(duì)準(zhǔn)硅化物408c可以降低源/漏區(qū)的電阻。
[0116]本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法，通過(guò)回刻蝕硬掩膜層工藝形成第一開(kāi)口，通過(guò)在第一開(kāi)口中的內(nèi)側(cè)墻、刻蝕硬掩膜層、沉積第二多晶硅層以及去除硬掩膜層、沉積金金屬層、沉積第三多晶硅層、沉積第二金屬層等步驟，形成了具有第一多晶硅層、第二多晶硅層和第三多晶硅層堆疊成的啞鈴狀的新的多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件，該啞鈴狀的多晶硅柵極用于接觸金屬形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的表面積積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
[0117]請(qǐng)參考圖4D，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0118]半導(dǎo)體襯底400;
[0119]柵氧化層401，形成于半導(dǎo)體襯底400上；
[0120]啞鈴狀多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層401上，呈上下寬、中間窄的啞鈴狀，包括位于較寬的柵氧化層401上表面的第一多晶娃層402、位于第一多晶娃層402上表面且相對(duì)于第一多晶娃層402偏窄的第二多晶娃層402a以及位于第二多晶娃層402a上表面且與第一多晶硅層402等寬的第三多晶硅層402b ；
[0121]自對(duì)準(zhǔn)硅化物，包括嵌在多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分408b以及形成于多晶硅，形成于半導(dǎo)體襯底400上且位于所述柵氧化層401、啞鈴狀多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物側(cè)面上。
[0122]本實(shí)施例中，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中，嵌在多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分408b的厚度大于100埃。
[0123]本實(shí)施例中，所述側(cè)墻包括外側(cè)墻406以及位于所述外側(cè)墻外側(cè)且高度高于外側(cè)墻406的第二外側(cè)墻406a。
[0124]本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件還包括:形成于所述側(cè)墻外側(cè)的半導(dǎo)體襯底400中的源/漏區(qū)407 ;所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物還包括位于所述源/漏區(qū)407上方表面的部分408c。優(yōu)選地，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
[0125]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件，其啞鈴狀的多晶硅柵極用于接觸金屬形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的表面積大于第一多晶硅層的上表面面積，進(jìn)而形成更大面積區(qū)域的自對(duì)準(zhǔn)硅化物，降低柵極電阻。
[0126]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括: 在一半導(dǎo)體襯底上形成由柵氧化層和第一多晶硅層堆疊而成的柵極結(jié)構(gòu)以及覆蓋在所述第一多晶硅層頂部的硬掩膜層； 在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，并對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化以暴露出所述硬掩膜層頂部； 回刻蝕去除一定厚度的硬掩膜層，形成第一開(kāi)口 ； 在所述第一開(kāi)口內(nèi)形成內(nèi)側(cè)墻，并刻蝕去除所述內(nèi)側(cè)墻未覆蓋的硬掩膜層； 在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層，并平坦化所述第二多晶硅層至所述硬掩膜層頂部; 移除所述層間介質(zhì)層，并在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻； 去除所述硬掩膜層，形成第二開(kāi)口 ； 在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層； 退火以形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
2.如權(quán)利要求1所述的半 導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅氮氧化硅、無(wú)定形碳以及氮化硼中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜層的厚度大于200埃。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述回刻蝕去除硬掩膜層的厚度大于100埃。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，還包括:在所述第一開(kāi)口中沉積第二多晶硅層之前，移除所述內(nèi)側(cè)墻。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，還包括:在所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)側(cè)面形成外側(cè)墻之后，以所述硬掩膜層和柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行源/漏區(qū)離子注入，形成源/漏區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，還包括:在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層之前，形成暴露出半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)以及第二開(kāi)口表面的金屬阻擋層。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在所述第二開(kāi)口表面沉積金屬層的同時(shí)，在暴露出的源/漏區(qū)表面也沉積金屬層。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底表面以及第二開(kāi)口表面沉積金屬層之后，還包括: 化學(xué)機(jī)械平坦化所述金屬層至所述第二多晶硅層頂部，保留所述第二多晶硅層側(cè)面的金屬層； 在上述器件表面沉積多晶硅并刻蝕，形成位于保留的金屬層和第二多晶硅層上方且頂部高于所述外側(cè)墻的第三多晶硅層； 在所述第三多晶硅層和外側(cè)墻的外側(cè)形成第二外側(cè)墻； 在所述第三多晶硅表面沉積第二金屬層。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述金屬層中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第二金屬層中的金屬包括鉆、鑰、怕、組、欽、鶴及鎮(zhèn)中的一種或多種。
12.—種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底； 柵氧化層，形成于半導(dǎo)體襯底上； 啞鈴狀多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層上，其呈上下寬、中間窄的啞鈴狀； 自對(duì)準(zhǔn)硅化物，包括嵌在啞鈴狀多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分以及形成于多晶硅層上表面的部分； 側(cè)墻，形成于半導(dǎo)體襯底上方且位于所述柵氧化層、啞鈴狀多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物側(cè)面上。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中，嵌在多晶硅層側(cè)壁的中間窄區(qū)域的部分的厚度大于100埃。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括:形成于所述側(cè)墻外側(cè)的半導(dǎo)體襯底中的源/漏區(qū)。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物還包括位于所述源/漏區(qū)上方表面的部分。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物中的金屬包括鈷、鑰、鉬、鉭、鈦、鎢及鎳中的一種或多種。
17.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底； 柵氧化層，形成于半導(dǎo)體襯底上； 倒置“T”型多晶硅柵極，形成于所述柵氧化層上； 自對(duì)準(zhǔn)硅化物，形成于倒置“T”型多晶硅柵極上表面； 側(cè)墻，形成于半導(dǎo)體襯底 上且位于所述柵氧化層、倒置“T”型多晶硅柵極和自對(duì)準(zhǔn)硅化物側(cè)面上。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK103594368SQ201210290649
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】鮑宇, 平延磊 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司