[發(fā)明專利]半導體器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110301067.5
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103021947A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 王新鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/28
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體器件的制造方法，尤其涉及一種針對具有I/O(輸入/輸出)結(jié)構(gòu)，并且采用柵極最后形成工藝(Gate-Last)形成核心器件區(qū)域的柵極的半導體器件制造方法。

背景技術

隨著半導體器件的集成度越來越高，半導體器件工作需要的電壓和電流不斷降低，晶體管開關的速度也隨之加快，隨之對半導體工藝各方面要求大幅提高。現(xiàn)有技術工藝已經(jīng)將晶體管以及其他種類的半導體器件組成部分做到了幾個分子和原子的厚度，組成半導體的材料已經(jīng)達到了物理電氣特性的極限。

業(yè)界提出了比二氧化硅具有更高的介電常數(shù)和更好的場效應特性的材料-高介電常數(shù)材料(High-K?Material)，用以更好的分隔柵極和晶體管其他部分，大幅減少漏電量。同時，為了與高介電常數(shù)材料兼容，采用金屬材料代替原有多晶硅作為柵導電層材料，從而形成了新的柵極結(jié)構(gòu)。金屬材料的柵極結(jié)構(gòu)在高溫退火工藝過程中，其功函數(shù)(Work?Function)會發(fā)生大幅變化、導致柵極耗盡和RC延遲等問題影響半導體器件性能。為解決上述金屬材料的柵極結(jié)構(gòu)的問題，形成了柵極最后工藝(Gate-Last?Process)，即先形成多晶硅材料的虛設柵極，進行源/漏注入及高溫退火工藝后，再去除虛設柵極多晶硅層，并沉積金屬材料，最終形成金屬柵極。

對于具有I/O(輸入/輸出)設備的半導體器件結(jié)構(gòu)通常包括核心器件區(qū)域和I/O區(qū)域，為節(jié)約尺寸、提高性能，核心器件區(qū)域的柵極選擇金屬柵極-High?K柵極結(jié)構(gòu)，而由于開啟電壓的要求，I/O區(qū)域的柵極仍然選擇使用多晶硅柵極。對于核心器件區(qū)域的半導體襯底中源/漏區(qū)和I/O區(qū)域上的多晶硅柵極根據(jù)電路設計，需要進行電極引出，為提高電極引出性能，需要核心器件區(qū)域的半導體襯底中待引出的源/漏區(qū)與多晶硅柵極上形成金屬硅化物層。在現(xiàn)有技術中，在形成源/漏區(qū)后即在待引出的源/漏區(qū)上形成金屬硅化物層，而I/O區(qū)域上的多晶硅柵極在形成第一介質(zhì)層后形成另一金屬硅化物層。現(xiàn)有技術不僅進行了兩次金屬硅化物層的形成過程，增加了工藝時間和工藝成本，而且重復進行了形成金屬硅化物層的高溫退火工藝，增加高溫對半導體器件的不良影響，降低了半導體器件的性能；此外，在形成通孔過程中，刻蝕工藝損傷金屬硅化物層，減小了金屬硅化物層的厚度，進一步降低了半導體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種半導體器件的制造方法，以提高采用柵極最后形成工藝(Gate-Last)形成的并具有I/O(輸入/輸出)結(jié)構(gòu)的半導體器件的性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供。一種半導體器件的制造方法，包括：

提供一包括核心器件區(qū)域和I/O區(qū)域的半導體襯底，在所述核心器件區(qū)域上形成有至少一個金屬柵極，在所述I/O區(qū)域上形成有至少一個多晶硅柵極，所述金屬柵極和多晶硅柵極兩側(cè)的半導體襯底上形成有第一介質(zhì)層；

在所述金屬柵極、多晶硅柵極和第一介質(zhì)層上形成氮化硅層；

在所述氮化硅層上形成第一圖案化光刻膠，并以所述第一圖案化光刻膠為掩膜刻蝕所述氮化硅層，以暴露出所述多晶硅柵極的表面，再去除所述第一圖案化光刻膠；

在所述氮化硅層和多晶硅柵極上形成第二圖案化光刻膠，并以所述第二圖案化光刻膠為掩膜刻蝕所述氮化硅層和第一介質(zhì)層，形成凹槽，所述凹槽暴露所述半導體襯底上待形成金屬硅化物層的區(qū)域，再去除所述第二圖案化光刻膠；同時在所述多晶硅柵極和所述半導體襯底的待形成金屬硅化物層的區(qū)域上形成金屬硅化物層；

在所述凹槽內(nèi)形成填充層；

在所述核心器件區(qū)域和I/O區(qū)域上形成第二介質(zhì)層。

進一步的，在覆蓋所述第二介質(zhì)層的步驟之后，還包括：

形成第三圖案化光刻膠，并以所述第三圖案化光刻膠為掩膜刻蝕所述第二介質(zhì)層，以形成通孔，再去除所述第三圖案化光刻膠和填充層；

在所述通孔內(nèi)形成金屬層。

進一步的，所述金屬硅化物層的材質(zhì)為鎳硅化物、鈷硅化物、鎢硅化物、鈦硅化物以及鉭硅化物中的一種或其組合。

進一步的，同時在所述多晶硅柵極和所述半導體襯底的待形成金屬硅化物層的區(qū)域上形成金屬硅化物層的步驟中，包括：

利用化學氣相沉積或物理氣相沉積法，在所述多晶硅柵極和所述半導體襯底的待形成金屬硅化物層的區(qū)域上沉積金屬層；

進行退火工藝。

進一步的，所述退火工藝的溫度為500℃～800℃。

進一步的，所述金屬硅化物層的厚度為60埃～150埃。