本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。

背景技術(shù)：

MOS(金屬-氧化物-半導(dǎo)體)晶體管，是現(xiàn)代集成電路中最重要的元件之一，MOS晶體管的基本結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層以及位于柵介質(zhì)層表面的柵電極層；位于柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的源區(qū)和位于柵極結(jié)構(gòu)另一側(cè)的漏區(qū)。所述源區(qū)和漏區(qū)中摻雜有離子。

隨著MOS晶體管集成度越來越高，MOS晶體管工作需要的電壓和電流不斷降低，晶體管開關(guān)的速度隨之加快，隨之對半導(dǎo)體工藝方面要求大幅度提高。因此，業(yè)界找到了替代SiO₂的高介電常數(shù)材料(High-K Material)作為柵介質(zhì)層，以更好的隔離柵極結(jié)構(gòu)和MOS晶體管的其它部分，減少漏電。同時(shí)，為了與高K(K大于3.9)介電常數(shù)材料兼容，采用金屬材料替代原有多晶硅作為柵電極層。高K柵介質(zhì)層和金屬柵電極構(gòu)成金屬柵極結(jié)構(gòu)，使得MOS晶體管的漏電進(jìn)一步降低。

通常采用后柵工藝形成具有金屬柵極結(jié)構(gòu)的MOS晶體管，在后柵工藝中，先在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)，在偽柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的頂部表面和所述偽柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面齊平，然后去除偽柵電極，在偽柵電極定義的位置形成金屬柵電極。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中形成的半導(dǎo)體器件的方法不能控制金屬柵電極的高度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，以控制金屬柵電極的高度。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有偽柵電極、覆蓋所述偽柵電極側(cè)壁的層間介質(zhì)層，所 述層間介質(zhì)層的頂部表面與所述偽柵電極的頂部表面齊平；采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的犧牲層；以所述犧牲層為掩膜去除偽柵電極，形成開口；在所述犧牲層表面和所述開口中形成金屬柵電極；平坦化所述金屬柵電極和犧牲層，使所述金屬柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面齊平。

可選的，所述犧牲層的厚度為20?！?00埃。

可選的，所述犧牲層的材料為氮化鉭或氮化鈷。

可選的，所述選擇性原子層沉積工藝的步驟包括：對層間介質(zhì)層和偽柵電極進(jìn)行氫自由基處理；氫自由基處理后，將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層上形成犧牲層，所述犧牲層暴露出偽柵電極的頂部表面；去除反應(yīng)后的副產(chǎn)物。

可選的，所述氫自由基處理的參數(shù)為：采用的氣體為甲烷或氫氣，處理時(shí)間5秒～40秒，處理溫度為50攝氏度～400攝氏度。

可選的，當(dāng)所述犧牲層的材料為氮化鉭時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的前軀物為NH₃和Ta(NMe₂)₅，溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

可選的，當(dāng)所述犧牲層的材料為氮化鈷時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的反應(yīng)前軀物為C₇H₅CoO₂和NH₃，溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

可選的，平坦化所述金屬柵電極和犧牲層的工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述基底的第一區(qū)域具有第一偽柵電極，所述基底的第二區(qū)域具有第二偽柵電極，所述基底上具有覆蓋第一偽柵電極側(cè)壁和第二偽柵電極側(cè)壁的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的頂部表面與所述第一偽柵電極和第二偽柵電極的頂部表面齊平；采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的第一犧牲層；形成所述第一犧牲層后，去除第一偽柵電極，形成第一開口；在所述第一犧牲層表面和第一開口中形成第一金屬柵電極；平坦化第一金屬柵電極和第一犧牲層，使第一金屬柵電極的頂 部表面與所述層間介質(zhì)層的頂部表面齊平；平坦化第一金屬柵電極和第一犧牲層后，采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的第二犧牲層；形成所述第二犧牲層后，去除第二偽柵電極，形成第二開口；在所述第二犧牲層表面和第二開口中形成第二金屬柵電極；平坦化第二金屬柵電極和第二犧牲層，使第二金屬柵電極的頂部表面與所述層間介質(zhì)層的頂部表面齊平。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的犧牲層，使得能夠在一個(gè)工藝步驟中實(shí)現(xiàn)在層間介質(zhì)層的頂部表面形成犧牲層而未在偽柵電極的頂部表面形成犧牲層，簡化了形成犧牲層的工藝；另外，由于形成了所述犧牲層，在去除所述偽柵電極的過程中，所述犧牲層能夠保護(hù)層間介質(zhì)層的頂部表面不受到刻蝕損傷，避免在去除所述偽柵電極的過程中使得層間介質(zhì)層的高度減小而發(fā)生變化，在平坦化所述金屬柵電極和犧牲層后，金屬柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面齊平，由于層間介質(zhì)層的高度沒有發(fā)生變化，從而避免金屬柵電極的高度發(fā)生變化，最終形成的金屬柵電極的高度得到控制。

(2)進(jìn)一步的，采用所述選擇性原子層沉積工藝形成犧牲層的過程中，對所述層間介質(zhì)層和偽柵電極進(jìn)行了氫自由基處理，使得偽柵電極的頂部表面不易形成不導(dǎo)電的氧化硅層，使得偽柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面呈現(xiàn)不同的導(dǎo)電性，從而使得前軀物容易吸附在層間介質(zhì)層的頂部表面反應(yīng)形成犧牲層，在每次選擇性原子層沉積反應(yīng)中，只需要控制形成的犧牲層的厚度就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)層間介質(zhì)層頂部表面形成有犧牲層時(shí)還未在偽柵電極的頂部表面形成犧牲層，從而實(shí)現(xiàn)在層間介質(zhì)層頂部表面和偽柵電極頂部表面選擇性的形成犧牲層。

附圖說明

圖1至圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8至圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13至圖21是本發(fā)明第三實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)中形成的半導(dǎo)體器件不能控制金屬柵電極的高度。

針對現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件的形成方法進(jìn)行研究，形成半導(dǎo)體器件的方法包括：提供基底，所述基底上具有偽柵電極、覆蓋所述偽柵電極側(cè)壁的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的頂部表面與所述偽柵電極的頂部表面齊平；去除所述偽柵電極，形成開口；在層間介質(zhì)層表面和所述開口中形成金屬柵電極；以所述層間介質(zhì)層為停止層平坦化所述金屬柵電極。

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中形成半導(dǎo)體器件的方法不能控制金屬柵電極的厚度，原因在于：

去除所述偽柵電極的工藝通常采用刻蝕工藝如濕刻工藝或者干刻工藝，由于去除所述偽柵電極的過程中，所述層間介質(zhì)層也暴露在刻蝕的環(huán)境中，會使得層間介質(zhì)層的頂部表面受到刻蝕損傷，從而導(dǎo)致層間介質(zhì)層的厚度下降而發(fā)生變化，所述層間介質(zhì)層厚度的變化具有不確定性，使得去除偽柵電極后的層間介質(zhì)層的厚度不能得到控制，最終形成金屬柵電極后，金屬柵電極的頂部表面與所述層間介質(zhì)層的頂部表面齊平，由于層間介質(zhì)層的厚度不能得到控制，導(dǎo)致金屬柵電極的厚度不能得到控制。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，在去除所述偽柵電極之前，采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的犧牲層，使得所述犧牲層暴露出偽柵電極的頂部表面，使得最終形成的金屬柵電極的高度得到控制。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

第一實(shí)施例

圖1至圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)施例中，以半導(dǎo)體器件為鰭式場效應(yīng)晶體管為例進(jìn)行說明。

結(jié)合參考圖1和圖2，圖2為沿著圖1中鰭部延伸方向(A-A1軸線)得 到的剖面圖，提供基底，所述基底包括襯底100和位于襯底100表面的鰭部120；所述鰭部120表面具有橫跨鰭部120的偽柵極結(jié)構(gòu)130，偽柵極結(jié)構(gòu)130覆蓋部分鰭部120的頂部表面和側(cè)壁。

所述襯底100為后續(xù)形成半導(dǎo)體器件提供工藝平臺。

所述襯底100可以是單晶硅，多晶硅或非晶硅；所述襯底100也可以是硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料；本實(shí)施例中，所述襯底100的材料為硅。

形成所述鰭部120步驟為：在襯底100表面形成圖案化的掩膜層，所述圖案化的掩膜層定義鰭部120的位置；以所述圖案化的掩膜層為掩膜刻蝕部分厚度的襯底100，形成鰭部120。由于所述鰭部120通過刻蝕襯底100而形成，所以鰭部120的材料和襯底100的材料相同。在其它實(shí)施例中，所述鰭部120的材料可以與襯底100的材料不相同。

所述襯底100表面還具有隔離結(jié)構(gòu)110，隔離結(jié)構(gòu)110的表面低于鰭部120的頂部表面，隔離結(jié)構(gòu)110用于電學(xué)隔離相鄰的鰭部120。所述隔離結(jié)構(gòu)110的材料包括氧化硅或氮氧化硅。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)130包括橫跨鰭部120的柵介質(zhì)層131和覆蓋柵介質(zhì)層131的偽柵電極132。其中，柵介質(zhì)層131位于隔離結(jié)構(gòu)110表面、覆蓋部分鰭部120的頂部表面和側(cè)壁。本實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層131的材料為氧化硅，所述偽柵電極132的材料為多晶硅。

參考圖3，圖3為在圖2基礎(chǔ)上形成的示意圖，形成源區(qū)(未圖示)和漏區(qū)(未圖示)，所述源區(qū)位于偽柵極結(jié)構(gòu)130一側(cè)的鰭部120中，所述漏區(qū)位于偽柵極結(jié)構(gòu)130另一側(cè)的鰭部120中；形成源區(qū)和漏區(qū)后，在基底表面形成層間介質(zhì)層150，所述層間介質(zhì)層150覆蓋偽柵極結(jié)構(gòu)130側(cè)壁，且所述層間介質(zhì)層150的頂部表面與偽柵極結(jié)構(gòu)130的頂部表面齊平。

所述層間介質(zhì)層150的材料為氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。

形成所述層間介質(zhì)層150的步驟為：形成覆蓋鰭部120、偽柵極結(jié)構(gòu)130、隔離結(jié)構(gòu)110和襯底100的層間介質(zhì)材料層，所述層間介質(zhì)材料層的整個(gè)頂部表面高于偽柵極結(jié)構(gòu)130的頂部表面；平坦化所述層間介質(zhì)材料層直至暴 露出偽柵極結(jié)構(gòu)130的頂部表面，形成層間介質(zhì)層150。

需要說明的是，由于偽柵電極132的材料為多晶硅，偽柵電極132的頂部表面在制程環(huán)境中極容易被氧化，導(dǎo)致在偽柵電極132的頂部表面會形成氧化硅層，所述氧化硅層的導(dǎo)電性能和層間介質(zhì)層150的導(dǎo)電性能差別較小，若直接在層間介質(zhì)層150的表面采用原子層沉積工藝犧牲層，相應(yīng)的也會在所述偽柵電極132的頂部表面形成犧牲層的材料，犧牲層的形成對層間介質(zhì)層150的頂部表面和偽柵電極132的頂部表面的選擇性較小。

參考圖4，采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層150頂部表面的犧牲層160。

所述犧牲層160的材料為氮化鉭或氮化鈷。

所述選擇性原子層沉積工藝包括進(jìn)行多次的原子層沉積循環(huán)，以達(dá)到在層間介質(zhì)層150上形成所需要的犧牲層160的厚度。為了簡化說明，下面僅對一次的原子層沉積循環(huán)進(jìn)行詳細(xì)說明。所述原子層沉積循環(huán)包括：對層間介質(zhì)層150和偽柵電極132進(jìn)行氫自由基處理；氫自由基處理后，將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層150上形成犧牲層160，所述犧牲層160暴露出偽柵電極132的頂部表面；去除反應(yīng)后的副產(chǎn)物。

由于采用了氫自由基處理，使得偽柵電極132的頂部表面吸附氫自由基，由于氫自由基的抗氧化性能較強(qiáng)，使得偽柵電極132的頂部表面在制程環(huán)境中不易被氧化而不易形成不導(dǎo)電的氧化硅層，使得偽柵電極132的頂部表面和層間介質(zhì)層150的頂部表面呈現(xiàn)不同的導(dǎo)電性，從而使得形成的犧牲層160呈現(xiàn)選擇性的沉積，具體的，采用合適的前驅(qū)物的材料，使得前軀物容易吸附在層間介質(zhì)層150的頂部表面反應(yīng)而形成犧牲層160。在每次選擇性原子層沉積反應(yīng)中，只需要控制形成的犧牲層160的厚度就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)層間介質(zhì)層150頂部表面形成有犧牲層160時(shí)還未在偽柵電極132的頂部表面形成犧牲層160，從而實(shí)現(xiàn)在層間介質(zhì)層150頂部表面和偽柵電極132頂部表面選擇性的形成需要厚度的犧牲層160。

所述氫自由基處理的參數(shù)為：采用的氣體為甲烷或氫氣，處理溫度為50攝氏度～400攝氏度。

若所述氫自由基處理的時(shí)間過短，導(dǎo)致氫自由基處理后層間介質(zhì)層150的頂部表面和偽柵電極132的頂部表面呈現(xiàn)的導(dǎo)電差異性較小，導(dǎo)致形成犧牲層160的過程中對層間介質(zhì)層150的選擇性降低；若所述氫自由基處理的時(shí)間過長，增加工藝成本。故本實(shí)施例中，氫自由基處理的時(shí)間為5秒～40秒。

將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層150上形成犧牲層160的過程為：所述前軀物包括第一前軀物和第二前驅(qū)物，首先將第一前軀物引入腔室，第一前軀物吸附在層間介質(zhì)層150上，之后排出腔室中多余的第一前軀物，然后將第二前軀物引入反應(yīng)腔室，第二前軀物與第一前軀物反應(yīng)形成犧牲層160，然后將反應(yīng)后的副產(chǎn)物包括剩余的第二前軀物、第二前軀物和第一前軀物反應(yīng)形成的產(chǎn)物排出腔室。

當(dāng)所述犧牲層160的材料為氮化鉭時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的第一前軀物為NH₃，第二前軀物為Ta(NMe₂)₅(戊基(二甲氨基)鉭，PDMAT)溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

當(dāng)所述犧牲層的材料為氮化鈷時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的第一前軀物為C₇H₅CoO₂(二羰基環(huán)戊二烯基鈷)，第二前軀物為NH₃，溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

所述犧牲層160的厚度需要選擇合適的范圍，若所述犧牲層的厚度小于20埃，所述犧牲層160對層間介質(zhì)層150的保護(hù)作用下降，導(dǎo)致后續(xù)在去除所述偽柵電極132的過程中，會刻穿犧牲層160的部分區(qū)域而使其下方的層間介質(zhì)層150受到刻蝕損傷，層間介質(zhì)層150的部分區(qū)域的高度發(fā)生變化，導(dǎo)致后續(xù)形成的金屬柵電極的高度不能有效的得到控制；若所述犧牲層160的厚度大于100埃，使得工藝成本增加。故選擇所述犧牲層160的厚度為20?！?00埃。

需要說明的是，在其它實(shí)施例中，還可以在偽柵極結(jié)構(gòu)130側(cè)壁形成側(cè)墻，所述層間介質(zhì)層150還覆蓋側(cè)墻的側(cè)壁，形成的犧牲層160還覆蓋所述側(cè)墻的頂部表面，在形成所述犧牲層160過程中的氫自由基處理的過程中，也對側(cè)墻的頂部表面進(jìn)行了氫自由基處理。

參考圖5，以所述犧牲層160為掩膜去除偽柵電極132(參考圖4)，形成開口170。

采用干刻工藝或濕刻工藝去除所述偽柵電極132。

參考圖6，在所述犧牲層160表面和所述開口170(參考圖5)中形成金屬柵電極180。

所述金屬柵電極180的材料為金屬，如W、Al、Ti、Cu、Mo或Pt。形成所述金屬柵電極的180的工藝為沉積工藝或者電鍍工藝。所述金屬柵電極180的整個(gè)表面高于犧牲層160的表面。

參考圖7，平坦化所述金屬柵電極180和犧牲層160(參考圖6)，使所述金屬柵電極180的頂部表面和層間介質(zhì)層150的頂部表面齊平。

平坦化所述金屬柵電極和犧牲層的工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

需要說明的是，本實(shí)施例中，在形成金屬柵電極180之前，還可以形成覆蓋柵介質(zhì)層131的阻擋層(未圖示)和覆蓋所述阻擋層的功函數(shù)層(未圖示)。

第二實(shí)施例

圖8至圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例中，以半導(dǎo)體器件為平面MOS晶體管為例進(jìn)行說明。

參考圖8，提供基底，所述基底為襯底200，所述基底表面具有偽柵極結(jié)構(gòu)210、覆蓋偽柵極結(jié)構(gòu)210側(cè)壁的層間介質(zhì)層230，所述層間介質(zhì)層230的頂部表面與所述偽柵極結(jié)構(gòu)210的頂部表面齊平。

本實(shí)施例中，形成偽柵極結(jié)構(gòu)210后，形成了源區(qū)(未圖示)和漏區(qū)(未圖示)，所述源區(qū)位于偽柵極結(jié)構(gòu)210一側(cè)的襯底200中，所述漏區(qū)位于偽柵極結(jié)構(gòu)210另一側(cè)的襯底200中，然后形成層間介質(zhì)層230。

所述偽柵極結(jié)構(gòu)210包括位于所述基底表面的柵介質(zhì)層211和位于柵介質(zhì)層211表面的偽柵電極212。所述柵介質(zhì)層211的材料為氧化硅，所述偽柵電極212的材料為多晶硅。

形成偽柵極結(jié)構(gòu)210和層間介質(zhì)層230的方法參照第一實(shí)施例。

參考圖9，采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層230頂部表面的犧牲層240。

所述犧牲層240的材料為氮化鉭或氮化鈷。所述犧牲層240的厚度為20?！?00埃。

形成犧牲層240采用的選擇性原子層沉積工藝包括進(jìn)行多次的原子層沉積循環(huán)，以達(dá)到在層間介質(zhì)層230上形成所需要的犧牲層240的厚度。為了簡化說明，下面僅對一次的原子層沉積循環(huán)進(jìn)行詳細(xì)說明。所述原子層沉積循環(huán)包括：對層間介質(zhì)層230和偽柵電極212進(jìn)行氫自由基處理；氫自由基處理后，將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層230上形成犧牲層240，所述犧牲層240暴露出偽柵電極212的頂部表面；去除反應(yīng)后的副產(chǎn)物。

所述氫自由基處理的參數(shù)參照第一實(shí)施例，犧牲層240采用的前軀物反應(yīng)的過程和參數(shù)參照第一實(shí)施例，不再詳述。

需要說明的是，在其它實(shí)施例中，所述偽柵極結(jié)構(gòu)210兩側(cè)側(cè)壁還形成有側(cè)墻，層間介質(zhì)層230還覆蓋所述側(cè)墻的側(cè)壁，形成的犧牲層240還覆蓋所述側(cè)墻的頂部表面，在形成所述犧牲層240過程中的氫自由基處理的過程中，也對側(cè)墻的頂部表面進(jìn)行了氫自由基處理。

參考圖10，以所述犧牲層240為掩膜去除偽柵電極212(參考圖9)，形成開口250。

去除偽柵電極212的方法參照第一實(shí)施例中去除偽柵電極132的工藝。

參考圖11，在所述犧牲層240表面和所述開口250中形成金屬柵電極260。

形成金屬柵電極260的工藝參照第一實(shí)施例中形成金屬柵電極180的工藝。

參考圖12，平坦化所述金屬柵電極260和犧牲層240，使所述金屬柵電極260的頂部表面和層間介質(zhì)層230的頂部表面齊平。

平坦化所述金屬柵電極260和犧牲層240的工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

需要說明的是，本實(shí)施例中，在形成金屬柵電極260之前，還可以形成覆蓋柵介質(zhì)層211的阻擋層(未圖示)和覆蓋所述阻擋層的功函數(shù)層(未圖 示)。

在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，由于采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的犧牲層，使得所述犧牲層暴露出偽柵電極的頂部表面，使得在去除所述偽柵電極的過程中，所述犧牲層能夠保護(hù)層間介質(zhì)層的頂部表面不受到刻蝕損傷，避免在去除所述偽柵電極的過程中使得層間介質(zhì)層的高度減小而發(fā)生變化，在平坦化所述金屬柵電極和犧牲層后，金屬柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面齊平，由于層間介質(zhì)層的高度沒有發(fā)生變化，從而避免金屬柵電極的高度發(fā)生變化，最終形成的金屬柵電極的高度得到控制；另外形成犧牲層采用選擇性原子層沉積工藝使得能夠在一個(gè)工藝步驟中實(shí)現(xiàn)在層間介質(zhì)層的頂部表面形成犧牲層而未在偽柵電極的頂部表面形成犧牲層，簡化了形成犧牲層的工藝。

第三實(shí)施例

圖13至圖21是本發(fā)明第三實(shí)施例中半導(dǎo)體器件形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，以半導(dǎo)體器件為平面MOS晶體管為例進(jìn)行說明。

參考圖13，提供基底300，所述基底300具有第一區(qū)域(I區(qū)域)和第二區(qū)域(Ⅱ區(qū)域)，所述基底300的第一區(qū)域具有第一偽柵極結(jié)構(gòu)310，所述基底300的第二區(qū)域具有第二偽柵極結(jié)構(gòu)320，所述基底300上具有覆蓋第一偽柵極結(jié)構(gòu)310側(cè)壁和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320側(cè)壁的層間介質(zhì)層330，所述層間介質(zhì)層330的頂部表面與所述第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的頂部表面齊平。

所述第一區(qū)域?yàn)镻型區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)镹型區(qū)域，或者所述第一區(qū)域?yàn)镹型區(qū)域，所述第二區(qū)域?yàn)镻型區(qū)域。在P型區(qū)域形成P型MOS晶體管，在N型區(qū)域形成N型MOS晶體管。

所述第一偽柵極結(jié)構(gòu)310包括位于基底300第一區(qū)域的第一柵介質(zhì)層311和覆蓋第一柵介質(zhì)層311的第一偽柵電極312；所述第二偽柵極結(jié)構(gòu)320包括位于基底300第二區(qū)域的第二柵介質(zhì)層321和覆蓋第二柵介質(zhì)層321的第二偽柵電極322。

形成第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的步驟為：在基底300 上沉積柵介質(zhì)材料層和覆蓋所述柵介質(zhì)材料層的偽柵電極材料層；在所述偽柵電極材料層上形成定義第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的圖案化的掩膜層；以所述掩膜層為掩膜刻蝕柵介質(zhì)材料層和偽柵電極材料層，形成第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320。本實(shí)施例中，第一柵介質(zhì)層311和第二柵介質(zhì)層321的材料為氧化硅，第一偽柵電極312和第二偽柵電極322的材料為多晶硅。

形成第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320后，還形成位于第一偽柵極結(jié)構(gòu)310兩側(cè)的第一源漏區(qū)和位于第二偽柵極結(jié)構(gòu)320兩側(cè)的第二源漏區(qū)，然后形成層間介質(zhì)層330。

所述層間介質(zhì)層330的材料為氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。

形成所述層間介質(zhì)層330的步驟為：形成覆蓋第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的層間介質(zhì)材料層，所述層間介質(zhì)材料層的整個(gè)表面高于第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的頂部表面；平坦化所述層間介質(zhì)材料層直至暴露出第一偽柵極結(jié)構(gòu)310和第二偽柵極結(jié)構(gòu)320的頂部表面，形成層間介質(zhì)層330。

參考圖14，采用選擇性原子層沉積工藝在層間介質(zhì)層330的頂部表面形成第一犧牲層340。

所述第一犧牲層340的材料為氮化鉭或氮化鈷，所述第一犧牲層340的厚度為20?！?00埃。

形成第一犧牲層340采用的選擇性原子層沉積工藝包括進(jìn)行多次的原子層沉積循環(huán)，以達(dá)到在層間介質(zhì)層330上形成所需要的第一犧牲層340的厚度。為了簡化說明，下面僅對一次的原子層沉積循環(huán)進(jìn)行詳細(xì)說明。所述原子層沉積循環(huán)包括：對層間介質(zhì)層330、第一偽柵電極312和第二偽柵電極322進(jìn)行氫自由基處理；氫自由基處理后，將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層330上形成第一犧牲層340；去除反應(yīng)后的副產(chǎn)物。

所述氫自由基處理的參數(shù)：采用的氣體為甲烷或氫氣，處理溫度為50攝氏度～400攝氏度，時(shí)間為5秒～40秒。

將前軀物引入反應(yīng)腔室進(jìn)行反應(yīng)，在層間介質(zhì)層330上形成第一犧牲層 340的過程為：所述前軀物包括第一前軀物和第二前驅(qū)物，首先將第一前軀物引入腔室，第一前軀物吸附在層間介質(zhì)層330上，之后排出腔室中多余的第一前軀物，然后將第二前軀物引入反應(yīng)腔室，第二前軀物與第一前軀物反應(yīng)形成第一犧牲層340，然后將反應(yīng)后的副產(chǎn)物包括剩余的第二前軀物、第二前軀物和第一前軀物反應(yīng)形成的產(chǎn)物排出腔室。

當(dāng)所述第一犧牲層340的材料為氮化鉭時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的第一前軀物為NH₃，第二前軀物為Ta(NMe₂)₅，溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

當(dāng)所述第一犧牲層340的材料為氮化鈷時(shí)，所述前軀物反應(yīng)的參數(shù)為：采用的第一前軀物為C₇H₅CoO₂，第二前軀物為NH₃，溫度為100攝氏度～300攝氏度,腔室壓強(qiáng)為1torr～10torr。

參考圖15，形成第一犧牲層340后，去除第一偽柵電極312，形成第一開口313。

去除第一偽柵電極312的工藝為干刻工藝或濕刻工藝。

參考圖16，在所述第一犧牲層340表面和第一開口313(參考圖15)中形成第一金屬柵電極350。

所述第一金屬柵電極350的材料為金屬，如W、Al、Ti、Cu、Mo或Pt。形成所述第一金屬柵電極350的工藝為沉積工藝或者電鍍工藝。所述第一金屬柵電極350的整個(gè)表面高于第一犧牲層340的表面。

參考圖17，平坦化第一金屬柵電極350和第一犧牲層340，使第一金屬柵電極350的頂部表面與所述層間介質(zhì)層330的頂部表面齊平。

平坦化所述第一金屬柵電極350和第一犧牲層340的工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

參考圖18，平坦化第一金屬柵電極350和第一犧牲層340后，采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層330表面的第二犧牲層360。

形成第二犧牲層360的工藝參照形成第一犧牲層340的工藝，不再詳述。

參考圖19，形成所述第二犧牲層360后，去除第二偽柵電極322，形成 第二開口323。

去除第二偽柵電極322的工藝為干刻工藝或濕刻工藝。

參考圖20，在所述第二犧牲層360表面和第二開口323中形成第二金屬柵電極370。

所述第二金屬柵電極370的材料為金屬，如W、Al、Ti、Cu、Mo或Pt。形成所述第二金屬柵電極370的工藝為沉積工藝或者電鍍工藝。所述第二金屬柵電極370的整個(gè)表面高于第二犧牲層360的表面。

參考圖21，平坦化第二金屬柵電極370和第二犧牲層360，使第二金屬柵電極370的頂部表面與所述層間介質(zhì)層330的頂部表面齊平。

平坦化所述第二金屬柵電極370和第二犧牲層360的工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

本實(shí)施例中，由于采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的第一犧牲層，使得所述第一犧牲層暴露出第一偽柵電極和第二偽柵電極的頂部表面，使得在去除所述第一偽柵電極的過程中，所述第一犧牲層能夠保護(hù)層間介質(zhì)層的頂部表面不受到刻蝕損傷，避免在去除所述第一偽柵電極的過程中使得層間介質(zhì)層的高度減小而發(fā)生變化，在平坦化所述第一金屬柵電極和第一犧牲層后，第一金屬柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面齊平，由于層間介質(zhì)層的高度沒有發(fā)生變化，從而避免第一金屬柵電極的高度發(fā)生變化；由于采用選擇性原子層沉積工藝形成覆蓋所述層間介質(zhì)層頂部表面的第二犧牲層，使得所述第二犧牲層暴露出第一偽柵電極和第二偽柵電極的頂部表面，使得在去除所述第二偽柵電極的過程中，所述第二犧牲層能夠保護(hù)層間介質(zhì)層的頂部表面不受到刻蝕損傷，避免在去除所述第二偽柵電極的過程中使得層間介質(zhì)層的高度減小而發(fā)生變化，在平坦化所述第二金屬柵電極和第二犧牲層后，第二金屬柵電極的頂部表面和層間介質(zhì)層的頂部表面齊平，由于層間介質(zhì)層的高度沒有發(fā)生變化，從而避免第二金屬柵電極的高度發(fā)生變化，最終形成的第一金屬柵電極和第二金屬柵電極的高度得到控制。

需要說明的是，本實(shí)施例中，在形成第一金屬柵電極之前，還可以形成 覆蓋第一柵介質(zhì)層的第一阻擋層和覆蓋第一阻擋層的第一功函數(shù)層；在在形成第二金屬柵電極之前，還可以形成覆蓋第二柵介質(zhì)層的第二阻擋層和覆蓋第二阻擋層的第二功函數(shù)層。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。