半導(dǎo)體器件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件微型化、高密度化、高速化、高可靠化和系統(tǒng)集成化等需求的推動(dòng)下，半導(dǎo)體器件的最小特征關(guān)鍵尺寸一直在不斷縮小，導(dǎo)致各種實(shí)際的限制和技術(shù)挑戰(zhàn)開始出現(xiàn)。其中，由于多晶硅柵極/S12柵極介質(zhì)厚度逐減小引起的柵極的漏電流增大，成為半導(dǎo)體器件縮小的過程中的最大挑戰(zhàn)之一。為此，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)采用金屬柵/High-κ柵極介質(zhì)替代傳統(tǒng)的多晶硅柵極/S12柵極介質(zhì)。
[0003]目前，通常采用后柵工藝制作金屬柵/High-K柵極介質(zhì)。如圖1至圖4所示，在制作包含金屬柵/高介電常數(shù)(High-K)柵極介質(zhì)的半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:首先，在襯底10'上依次形成柵介質(zhì)層61'、偽柵21'和硬掩膜層30'，進(jìn)而形成如圖1所示的基體結(jié)構(gòu)；然后，在柵介質(zhì)層61'、偽柵21'和硬掩膜層30'的側(cè)壁上形成依次偏移間隙壁40'和側(cè)壁層50'，進(jìn)而形成如圖2所示的基體結(jié)構(gòu)；接下來，在偽柵21'兩側(cè)的襯底中形成源漏極，并去除側(cè)壁層50'和硬掩膜層30'，進(jìn)而形成如圖3所示的基體結(jié)構(gòu)；最后，去除偽柵21'形成溝槽，并在溝槽中形成金屬柵極23'，進(jìn)而形成如圖4所示的基體結(jié)構(gòu)。
[0004]在上述制作方法中，去除側(cè)壁層的目的是增大相鄰偽柵之間的距離，以提高隨后沉積的介電層的填充能力。然而去除側(cè)壁層的步驟會(huì)對偽柵的頂端肩部造成損壞，進(jìn)而在去除偽柵時(shí)產(chǎn)生殘留物，或使得形成溝槽的形狀發(fā)生改變(如形成圖4所示的倒梯形的溝槽)。在凹槽中填充形成柵極的步驟中，倒梯形的溝槽中會(huì)產(chǎn)生空洞(如圖4中的a所示)等缺陷，進(jìn)而降低半導(dǎo)體器件的性能。目前，技術(shù)人員嘗試通過在偽柵和側(cè)壁層之間形成具有較低刻蝕速率的偏移間隙壁，以減少去除側(cè)壁層的過程對偽柵的頂端肩部造成的損壞。然而，具有較低刻蝕速率的偏移間隙壁的形成溫度普遍較高，使得在高溫條件下High-K柵介質(zhì)層會(huì)發(fā)生重結(jié)晶，從而降低High-K柵極介質(zhì)的質(zhì)量及性能，進(jìn)而降低半導(dǎo)體器件的性倉泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請旨在提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，以提高半導(dǎo)體器件的性能。
[0006]本申請?zhí)峁┝艘环N半導(dǎo)體器件，包括襯底，沿遠(yuǎn)離襯底的方向上依次設(shè)置于襯底的表面的柵介質(zhì)層和柵極，以及設(shè)置于柵極和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上的偏移間隙壁，其中偏移間隙壁包括:第一偏移間隙壁，設(shè)置在柵極和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上；第二偏移間隙壁，設(shè)置在第一偏移間隙壁遠(yuǎn)離柵極的一側(cè)，第二偏移間隙壁的刻蝕速率小于第一偏移間隙壁的刻蝕速率。
[0007]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，第二偏移間隙壁的刻蝕速率為第一偏移間隙壁的刻蝕速率的1/10?1/2。
[0008]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，第一偏移間隙壁為SiN ;第二偏移間隙壁為SiCN。
[0009]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，SiCN中C的摻雜量為1E+16?lE+19atoms/cm3。
[0010]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，第二偏移間隙壁和第一偏移間隙壁的厚度之比為0.2 ?2:1。
[0011]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，柵介質(zhì)層為High-K材料，優(yōu)選為Hf02、HfON和HfS1N中任一種或多種。
[0012]進(jìn)一步地，上述半導(dǎo)體器件中，在柵介質(zhì)層和柵極之間設(shè)置有粘附層，粘附層優(yōu)選為TiN層。
[0013]本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括:提供襯底；在襯底的表面沿遠(yuǎn)離襯底的方向依次形成柵介質(zhì)層和偽柵；在偽柵和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上依次形成偏移間隙壁和側(cè)壁層；去除側(cè)壁層；去除偽柵形成凹槽，以及在凹槽中形成柵極；其中形成偏移間隙壁的步驟包括:在偽柵和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上形成第一偏移間隙壁；在第一偏移間隙壁上形成刻蝕速率小于第一偏移間隙壁的第二偏移間隙壁。
[0014]進(jìn)一步地，在上述半導(dǎo)體器件的制作方法中，形成的第二偏移間隙壁步驟中，形成刻蝕速率為第一偏移間隙壁的刻蝕速率I/?1/2的第二偏移間隙壁。
[0015]進(jìn)一步地，在上述半導(dǎo)體器件的制作方法中，第一偏移間隙壁的形成溫度為550?600°C，第二偏移間隙壁的形成溫度為600?800°C。
[0016]進(jìn)一步地，在上述半導(dǎo)體器件的制作方法中，第一偏移間隙壁為SiN，第二偏移間隙壁為C的摻雜量為1E+16?lE+19atoms/cm3的SiCN。
[0017]進(jìn)一步地，在上述半導(dǎo)體器件的制作方法中，形成的第二偏移間隙壁步驟中，形成厚度為第一偏移間隙壁厚度0.2?2倍的第二偏移間隙壁。
[0018]應(yīng)用本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，在柵極和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上依次設(shè)置第一偏移間隙壁和第二偏移間隙壁，且第二偏移間隙壁的刻蝕速率小于第一偏移間隙壁的刻蝕速率。該第一偏移間隙壁和第二偏移間隙壁能夠?qū)艠O產(chǎn)生保護(hù)作用，減少了柵極由于刻蝕等工藝受到的損壞。同時(shí)，利用偏移間隙壁的刻蝕速率越高其形成溫度越低的特性，使得設(shè)置在柵極和柵介質(zhì)層的側(cè)壁上的第一偏移間隙壁的形成溫度小于第二偏移間隙壁的形成溫度，從而減少了高溫環(huán)境造成的柵介質(zhì)層的重結(jié)晶，進(jìn)而進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的性能。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的制作方法中，在襯底上依次形成柵介質(zhì)層、偽柵和硬掩膜層后基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2示出了在圖1所述的柵介質(zhì)層、偽柵和硬掩膜層的側(cè)壁上形成依次偏移間隙壁和側(cè)壁層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3示出了在圖2所述的偽柵兩側(cè)的襯底中形成源漏極，并去除側(cè)壁層和硬掩膜層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4示出了去除圖3所述的偽柵形成溝槽并在溝槽中形成柵極后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5示出了本申請實(shí)施方式所提供的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6示出了本申請實(shí)施方式所提供的半導(dǎo)體器件的制作方法的流程示意圖；
[0026]圖7示出了本申請實(shí)施方式所提供的半導(dǎo)體器件的制作方法中，提供襯底后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8示出了在圖7所述的襯底的表面沿遠(yuǎn)離襯底的方向依次形成柵介質(zhì)層和偽柵后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9示出了在圖8所述的柵介質(zhì)層和偽柵的側(cè)壁上形成依次形成第一偏移間隙壁、第二偏移間隙壁和側(cè)壁層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10示出了去除圖9所述的側(cè)壁層和硬掩膜后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖11示出了去除圖10所述的偽柵形成溝槽并在在溝槽中形成柵極后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。
[0032]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實(shí)施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0033]為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或