[發明專利]半導體器件結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010230771.1
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號: CN102332431A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 鐘匯才;梁擎擎
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/28;H01L21/768;H01L27/088
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 馬佑平

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種具有高精度柵電極線切口的半導體器件結構及其制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，半導體器件的尺寸不斷減小，集成電路的集成度不斷提高，因而對半導體器件結構的制造工藝要求也越來越高。在柵電極的形成工藝中，隨著器件之間的間隔(pitch)越來越小，尤其是在45nm技術代及以下，柵電極的刻蝕工藝已經成為半導體界需要共同努力的一個重要方向。

現有技術中常常采用雙掩膜光刻技術來實現柵電極的刻蝕。圖1a和圖1b所示為現有技術中一種柵電極的形成方法。其中，100為在半導體襯底上形成的有源區。具體地，首選在形成了有源區以及其他必要處理后的整個半導體襯底上形成一柵電極材料層，接著在柵電極材料層上涂覆光刻膠，并將光刻膠圖案化為將要形成的柵電極線的形狀，接著以圖案化后的光刻膠為掩膜刻蝕柵電極材料層以形成圖1a所示的柵電極線200；然后如圖1b所示應用第二次掩膜板進行第二次光刻以形成柵電極線切口300；接著在后續的工藝中，需要在柵電極外側形成側墻，因此在柵電極切口300中填充了側墻的絕緣材料，從而能夠將柵電極之間進行電隔離。

但是，在上述工藝中，第二次光刻中形成的柵電極之間的切口很小，形成側墻時，絕緣材料難以填充到切口中，在后續工藝中(例如進行離子注入等工藝)很容易造成柵電極之間的短路。

并且在這種掩膜光刻技術中，精確度要求極高，從而增加了OPC(Optical?Proximity?Correction，光學臨近效應校正)的難度；45nm技術代及以下的工藝中這種方法已經難以滿足柵極掩膜成像及刻蝕精度的要求。

因此有必要提出一種更為先進的柵電極形成技術來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術問題，特別是提出一種具有高精度的柵電極線切口的半導體器件結構及其制造方法。

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提出了一種半導體器件結構的制造方法，包括以下步驟：提供半導體襯底；在半導體襯底上形成柵電極線；在柵電極線外側形成側墻；在柵電極線兩側的半導體襯底上形成源/漏區；在柵電極線或源/漏區上形成接觸孔；其中，在側墻形成后至半導體器件結構的前道工藝完成之前，將柵電極線進行切割以形成電隔離的柵電極。

優選地，將柵電極線進行切割的方法可以包括：采用反應離子刻蝕或激光切割刻蝕對柵電極線進行切割。

優選地，如果半導體襯底上形成有淺溝槽隔離，則將柵電極線進行切割時切割的位置位于淺溝槽隔離的上方。

本發明的一個實施例優選的柵電極線切割的時間為，在半導體襯底上形成層間介質層之前。在這個實施例中，在切割柵電極線之后則形成接觸孔，具體的步驟可以包括：在整個半導體器件結構上形成層間介質層，其中，層間介質層將所隔離的柵電極之間進行填充；接著刻蝕層間介質層以在柵極或源/漏區上形成接觸孔。

在本發明的另一個實施例中，還可以采用分別形成上、下接觸孔的方法，包括：首先形成第一層間介質層；刻蝕第一層間介質層以在源/漏區上形成下接觸孔；然后形成第二層間介質層；刻蝕第二層間介質層以在柵電極線或源/漏區上形成上接觸孔；其中，在源/漏區上的下接觸孔與上接觸孔對齊，從而形成完整的接觸孔。在形成下接觸孔之后進行柵電極線的切割。

在本發明的一個實施例中，在形成源/漏區后，該方法還包括進行替代柵工藝，包括：將柵電極線去除以在側墻內壁形成開口，接著在開口內形成替代柵電極線。

或者，在本發明的一個實施例中，在形成側墻后，即進行柵電極線的切割以形成隔離的柵電極；在這個方法中也可以進行替代柵工藝，包括：在形成源/漏區后，將柵電極去除以在側墻內壁形成開口以及在開口內形成替代柵電極。

根據本發明的另一方面，提出了一種半導體器件結構，包括：半導體襯底；至少兩個柵電極，形成于所述半導體襯底上并沿柵寬的方向排列；側墻，僅形成于所述柵電極的兩側，且沿柵寬的方向上，所述側墻的端部與所述柵電極的端部相齊；源/漏區，形成于所述半導體襯底上且位于所述柵電極的兩側；其中，沿柵寬的方向上，相鄰的柵電極之間填充有介質材料以形成柵電極之間的電隔離。

優選地，平行于柵寬方向上，相鄰柵電極之間的距離為1～10nm。

優選地，在側墻的材料與介質材料相同的情況下，半導體器件結構還包括：在介質材料與側墻之間形成的界面層。

例如側墻的材料與介質材料可以包括氮化物、氧化物或含碳氧化物，界面層可以包括SiO₂。