[發明專利]具有改良的柵極高度均勻性的半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310225298.1
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103489784A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 謝瑞龍;蔡秀雨;A·C·魏;R·米勒
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本揭示內容大體涉及半導體裝置及半導體裝置的制造方法，且更特別的是，涉及具有改良的柵極高度均勻性的半導體裝置以及具有改良的柵極高度均勻性的半導體裝置的制造方法。

背景技術

隨著技術節點縮短，有些集成電路設計一直企圖排除使用多晶硅柵極以及用減少的特征尺寸來改善裝置效能。解決方案之一是用金屬柵極結構取代多晶硅柵極結構。取代金屬柵極結構(replacement?metal?gate?structure)可提供優異的T_inv(反轉層厚度)-V_t(臨界電壓)效能。不過，習知制造方法難以控制取代金屬柵極結構高度。具體言之，多個間隔體蝕刻和源極/漏極預外延清洗工藝(pre?epi?clean?proces)導致覆蓋臨時多晶硅柵極的硬掩模(hardmask)有厚度差異。習知上，在取代金屬柵極制備期間，硬掩模用作平坦化工藝的終止物(stop)。因此，硬掩模厚度的變異導致取代金屬柵極結構高度的變異。最好排除取代金屬柵極結構高度的變異以改善裝置效能。

此外，隨著柵極間距減少，柵極與接觸栓塞(contact?plug)之間的寄生電容分量變得愈來愈重要。因此，最好在柵極與接觸件之間實現較低的K介電值以減少電容。

因此，最好提供具有均勻高度的金屬柵極結構的半導體裝置以及具有均勻高度的金屬柵極結構的半導體裝置制造方法。此外，最好提供寄生電容減少的半導體裝置及其制造方法。此外，閱讀以下結合附圖的【具體實施方式】及【權利要求書】的詳細說明和以上【技術領域】及【背景技術】可明白其它合意的特征及特性。

發明內容

提供數種半導體裝置及其制造方法。根據一個具體實施例，半導體裝置的制造方法包括下列步驟：在半導體表面上形成包含多晶硅柵極及帽蓋的臨時柵極結構。形成間隔體于該臨時柵極結構四周。移除該帽蓋與該間隔體的一部分。沉積覆于該多晶硅柵極上的均勻襯板(uniform?liner)。該方法移除覆于該多晶硅柵極上的該均勻襯板的一部分以及該多晶硅柵極以形成柵極溝槽。然后，在該柵極溝槽中形成取代金屬柵極。

在另一具體實施例中，提供半導體裝置的制造方法，其包括在半導體表面上形成數個臨時柵極結構。該方法進一步包括在所述臨時柵極結構四周形成主動區。移除覆于所述臨時柵極結構上及相鄰所述臨時柵極結構的材料以暴露所述臨時柵極結構。然后，沉積覆于所述臨時柵極結構上的均勻襯板。在該均勻襯板上面沉積絕緣體材料。平坦化該絕緣體材料至該均勻襯板以暴露覆于所述臨時柵極結構上的該均勻襯板的數個部分。移除該均勻襯板的暴露部分與該臨時柵極結構以形成數個柵極溝槽。然后，在所述柵極溝槽中形成取代金屬柵極。

根據另一具體實施例，提供一種半導體裝置，其包含半導體襯底與形成于該半導體襯底上的數個取代金屬柵極結構。所述取代金屬柵極結構有均勻高度及側面。安置與所述取代金屬柵極結構的側面相鄰的間隔體。每個間隔體包含頂部與底部。每個頂部由均勻的氮化物襯板形成以及有頂厚度，以及每個底部有大于該頂厚度的底厚度。

附圖說明

以下用附圖描述具有改良的取代金屬柵極結構高度均勻性的半導體裝置的具體實施例以及所述半導體裝置的制造方法，其中類似的組件用相同的組件符號表示，且其中：

圖1以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖2以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖3以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖4以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖5以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖6以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖7以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖8以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖9以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖10以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖11以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖12以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖13以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；

圖14以橫截面圖標部分半導體裝置以及制造半導體裝置的方法步驟；