半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體工藝經(jīng)歷了快速發(fā)展。集成電路(IC)的制造集中于增加IC的數(shù)目和晶圓中各個IC的微型化。IC器件包括各種微電子部件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。此外，MOSFET包括若干部件，諸如柵電極、柵極介電層、間隔件、以及源極區(qū)和漏極區(qū)的擴(kuò)散區(qū)。通常，沉積層間介電(ILD)層以覆蓋M0SFET，隨后通過在ILD層中形成連接源極/漏極區(qū)的接觸塞來形成電連接件。由于IC器件的尺寸減小，柵極長度和MOSFET之間的距離都減小，從而會導(dǎo)致各種問題，諸如IC器件制造的過程中的接觸短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底；柵極結(jié)構(gòu)，位于所述襯底上方，包括:柵極介電層，位于所述襯底上方；柵電極，位于所述柵極介電層上方；隔離層，位于所述柵電極上方；以及一對間隔件，緊鄰所述柵電極的兩側(cè)；源極/漏極區(qū)，鄰近所述一對間隔件位于所述襯底中；蝕刻停止層，緊鄰所述一對間隔件并上覆所述襯底；接觸塞，延伸到所述源極/漏極區(qū)中并穿過所述間隔件與所述柵極結(jié)構(gòu)部分地重疊；保護(hù)層，位于上覆所述襯底的蝕刻停止層的上方并覆蓋緊鄰所述間隔件而沒有所述接觸塞的所述蝕刻停止層；以及層間介電層，位于所述保護(hù)層上方。
[0004]在該半導(dǎo)體器件中，所述層間介電層的材料的折射率在約2.5至約4的范圍內(nèi)。
[0005]在該半導(dǎo)體器件中，所述層間介電層的材料為可流動性氧化物。
[0006]在該半導(dǎo)體器件中，所述柵電極為金屬電極且所述柵極介電層為高k介電層。
[0007]在該半導(dǎo)體器件中，所述保護(hù)層的材料的折射率可在約1.4至約2的范圍內(nèi)。
[0008]在該半導(dǎo)體器件中，所述保護(hù)層的材料選自包含S1N、S1CN和S12的組。
[0009]在該半導(dǎo)體器件中，所述保護(hù)層的厚度在約Inm至約5nm的范圍內(nèi)。
[0010]在該半導(dǎo)體器件中，所述蝕刻停止層的厚度在約Inm至約15nm的范圍內(nèi)。
[0011]在該半導(dǎo)體器件中，所述蝕刻停止層的材料包含Si3N4或SiN。
[0012]在該半導(dǎo)體器件中，所述隔離層的材料包含SiN。
[0013]在該半導(dǎo)體器件中，所述蝕刻停止層的厚度小于所述隔離層的厚度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底；柵極結(jié)構(gòu)，位于所述襯底上方，包括:柵極介電層，位于所述襯底上方；柵電極，位于所述柵極介電層上方；隔離層，位于所述柵電極上方；以及一對間隔件，緊鄰所述柵電極的兩側(cè)；源極/漏極區(qū)，鄰近所述一對間隔件位于所述襯底中；蝕刻停止層，緊鄰所述一對間隔件并上覆所述襯底；接觸塞，延伸到所述源極/漏極區(qū)中并穿過所述間隔件與所述柵極結(jié)構(gòu)部分地重疊；保護(hù)層，位于上覆所述襯底的蝕刻停止層的上方；以及層間介電層，位于所述保護(hù)層上方。
[0015]在該半導(dǎo)體器件中，所述保護(hù)層的材料選自包含S1N、S1CN和S12的組。
[0016]在該半導(dǎo)體器件中，所述保護(hù)層的厚度在約Inm至約5nm的范圍內(nèi)。
[0017]在該半導(dǎo)體器件中,所述蝕刻停止層的厚度在約Inm至約15nm的范圍內(nèi)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:形成具有偽柵電極的柵極結(jié)構(gòu)并且鄰近襯底上方的偽柵極結(jié)構(gòu)形成源極/漏極區(qū)；將蝕刻停止層沉積在所述襯底上方；將保護(hù)層沉積在所述蝕刻停止層上方；將層間介電層沉積在所述蝕刻停止層上方；將所述層間介電層進(jìn)行拋光并退火；通過替換所述偽柵極結(jié)構(gòu)的一部分形成金屬柵極結(jié)構(gòu)；將隔離層沉積在所述金屬柵極結(jié)構(gòu)上方；形成穿過所述層間介電層并到達(dá)所述源極/漏極區(qū)和所述隔離層的接觸開口 ；以及在所述接觸開口中形成接觸塞。
[0019]在該方法中，通過替換所述偽柵極結(jié)構(gòu)的一部分形成所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括:去除所述偽柵電極；將柵極介電層沉積在所述柵極結(jié)構(gòu)中；將功函層沉積在所述柵極介電層上方；以及在所述功函層上方形成金屬電極。
[0020]在該方法中，形成穿過所述層間介電層到達(dá)所述源極/漏極區(qū)和所述隔離層的所述接觸開口包括:蝕刻緊鄰間隔件的所述層間介電層和所述保護(hù)層的一部分；以及蝕刻所述蝕刻停止層的一部分以接觸所述源極/漏極區(qū)。
[0021]在該方法中，將所述保護(hù)層沉積在所述蝕刻停止層上方，所述保護(hù)層的厚度在約Inm至約5nm的范圍內(nèi)。
[0022]在該方法中，將所述層間介電層沉積在所述蝕刻停止層上方，所述層間介電層的材料包括可流動性氧化物。
【附圖說明】
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0025]圖2A至圖21是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例處于制造半導(dǎo)體器件的各個階段的截面圖；以及
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
【具體實施方式】
[0027]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同的實施例或?qū)嵗?。以下描述部件和配置的具體實例以簡化所提供的主題。當(dāng)然，這些僅僅是實例而不用于限制。例如，在以下描述中第一部件形成在第二部件上方或第二部件上可包括第一和第二部件被形成為直接接觸的實施例，并且還可以包括在第一和第二部件之間的形成附加部件以使第一和第二部件不直接接觸的實施例。再者，本公開內(nèi)容可在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡明和清楚，而且其本身沒有規(guī)定所述各種實施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
[0028]正如本文中所使用的，術(shù)語“由..?組成”、“包括著”、“具有”、“包含著”、“涉及”
等應(yīng)當(dāng)被理解為是開放式的，即，意味著包括但不限制。
[0029]除非文章中清楚地作出另外的指示，否則本文所使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)。因此，例如，除非文章中清楚地作出另外的指示，否則參考介電層包括具有兩個或更多這種介電層的實施例。整個本說明書中引用“一實施例”、“一個實施例”意味著在本發(fā)明的至少一個實施例中包括結(jié)合該實施例所描述的特定的部件、結(jié)構(gòu)或特征。因此，整個說明書中的各個位置出現(xiàn)的短語“在一個實施中”或“在一實施例中”不一定都的是指同一個實施例。而且，在一個或多個實施例中可以以任何合適的方式組合特定部件、結(jié)構(gòu)或特征。應(yīng)該理解，以下附圖沒有按比例繪制；而這些附圖只是為了闡明。
[0030]由于半導(dǎo)體器件間距減小，所以也需要調(diào)整接觸塞的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，設(shè)計接觸塞的一種方式是直接緊鄰柵極結(jié)構(gòu)形成接觸塞以節(jié)省接觸塞與其它柵極結(jié)構(gòu)之間的間距。根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，另一種設(shè)計接觸塞的方式是使接觸塞中位于柵極結(jié)構(gòu)之上的一部分延伸以使其它接觸件易于與該接觸塞對準(zhǔn)。在形成這種部分延伸的接觸塞的過程中，將隔離層沉積在柵極結(jié)構(gòu)上方以防止接觸件與柵極之間的短路問題。然而，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，當(dāng)將用于接觸塞結(jié)構(gòu)的上述兩種方法結(jié)合起來時，引發(fā)了另一接觸件與柵極的短路問題。用于直接緊鄰柵極結(jié)構(gòu)的接觸塞的開口的形成包括暴露源極/漏極區(qū)的一部分和隔離層的一部分，在蝕刻處理期間過蝕刻隔離層，從而導(dǎo)致接觸件與柵極短路。因此，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的機(jī)制。
[0031]參照圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。半導(dǎo)體器件100包括襯底110、襯底110上方的柵極結(jié)構(gòu)120、鄰近柵極結(jié)構(gòu)120的襯底110中的源極/漏極區(qū)130、緊鄰柵極結(jié)構(gòu)120并位于襯底110上方的蝕刻停止層140、延伸到源極/漏極區(qū)130中并與柵極結(jié)構(gòu)120部分地重疊的接觸塞170、位于上覆襯底的蝕刻停止層140上方并覆蓋緊鄰的柵極結(jié)構(gòu)120而沒有接觸塞170的蝕刻停止層140的保護(hù)層150，以及位于保護(hù)層150上方的層間介電層160。柵極結(jié)構(gòu)120包括位于襯底110上方的柵極介電層122、位于柵極介電層122上方的柵電極124、位于柵電極124上方的隔離層126以及緊鄰柵電極124的兩側(cè)的一對間隔件128。
[0032]在本發(fā)明的各個實施例中，襯底110可包括硅。源極/漏極區(qū)130可摻雜硼、磷或砷。柵極介電層122可包括氧化硅，且柵電極124可包括多晶硅。在本發(fā)明的各個實施例中，柵極介電層122可包括高k介電材料，諸如Hf02、HfSi0、HfSi0N、HfTa0、HfTi0或HfZrO ；且柵電極124可包括金屬，