半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法。该方法包括：提供半导体结构，包括：衬底、在衬底上的栅极结构、在栅极结构两侧面上的初始间隔物层和覆盖栅极结构和初始间隔物层的第一层间电介质层；衬底包括分别在栅极结构两侧的源极和漏极；刻蚀第一层间电介质层以形成源极接触孔和漏极接触孔，露出初始间隔物层的部分；去除初始间隔物层的被露出部分以露出栅极结构的侧面；在栅极结构的被露出侧面上形成间隔物结构层；在接触孔中形成源极接触件和漏极接触件；选择性地去除间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙；以及形成第二层间电介质层，该第二层间电介质层覆盖在空气间隙之上。本发明专利技术能够形成空气间隙间隔物结构，减小寄生电容。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
技术介绍
随着MOS(metaloxidesemiconductor，金属氧化物半导体)工艺的发展，半导体器件的尺寸越来越小，导致源极/漏极的接触件与栅极的距离也越来越小，这造成源极/漏极的接触件与栅极之间的寄生电容逐渐增大，器件性能退化。为了解决这个问题，现有技术中提出了空气间隙间隔物(airgapspacer)结构，即在源极/漏极的接触件与栅极之间形成空气间隙，降低寄生电容的电介质的介电常数(空气的介电常数小于原来的绝缘间隔物层的节点常数)，从而减小寄生电容。然而，现有的形成空气间隙间隔物结构的工艺制造方法比较复杂。在有些工艺制造方法中，在形成栅极接触件的过程中，由于栅极接触件形成在空气间隙之上，因此栅极接触件容易进入空气间隙造成不期望的接触问题。此外，在现有工艺中，随着器件尺寸的逐渐减小，由于源极/漏极的接触件与栅极的距离很近，如果在源极/漏极的接触件与栅极之间形成空气间隙，则很容易造成源极/漏极的接触件与栅极连接，发生短路问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。本专利技术一个实施例的目的之一是：提供一种半导体器件的制造方法，能够形成空气间隙间隔物结构，降低寄生电容。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底、在所述衬底上的栅极结构、在所述栅极结构两侧的侧面上的初始间隔物层以及覆盖所述栅极结构和所述初始间隔物层的第一层间电介质层；其中，所述衬底包括：分别在所述栅极结构两侧的源极和漏极；刻蚀所述第一层间电介质层以形成露出所述源极的源极接触孔和露出所述漏极的漏极接触孔；其中，所述源极接触孔和所述漏极接触孔还露出在所述栅极结构至少一侧的所述初始间隔物层的部分；去除所述初始间隔物层的被露出部分从而露出所述栅极结构的所述至少一侧的侧面；在所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上形成间隔物结构层；在形成所述间隔物结构层之后，在所述源极接触孔中形成与所述源极连接的源极接触件并在所述漏极接触孔中形成与所述漏极连接的漏极接触件；在形成所述源极接触件和所述漏极接触件之后，选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙；以及在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上形成第二层间电介质层，其中所述第二层间电介质层覆盖在所述空气间隙之上。在一个实施例中，在形成所述空气间隙的步骤中，所述空气间隙形成在所述栅极结构与所述源极接触件之间或者形成在所述栅极结构与所述漏极接触件之间。在一个实施例中，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层包括：在所述栅极结构的所述至少一侧的牺牲间隔物层；选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙的步骤包括：去除所述牺牲间隔物层以形成空气间隙。在一个实施例中，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述牺牲间隔物层位于所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上。在一个实施例中，在形成所述第二层间电介质层之前，所述方法还包括：至少在所述空气间隙的侧壁上保形地沉积栅极间隔物层。在一个实施例中，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层还包括：在所述栅极结构与所述牺牲间隔物层之间的第一间隔物层；其中，所述第一间隔物层形成在所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上，所述牺牲间隔物层形成在所述第一间隔物层的侧面上；所述牺牲间隔物层的材料与所述第一间隔物层的材料不同；去除所述牺牲间隔物层以形成空气间隙的步骤包括：选择性地去除所述牺牲间隔物层，并保留所述第一间隔物层。在一个实施例中，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层还包括：在所述牺牲间隔物层的侧面上的第二间隔物层；其中，所述牺牲间隔物层的材料还与所述第二间隔物层的材料不同；在选择性地去除所述牺牲间隔物层的步骤中，还保留所述第二间隔物层。在一个实施例中，所述牺牲间隔物层的材料包括：SiON、SiOCN、非晶硅或多晶硅。在一个实施例中，所述第一间隔物层和所述第二间隔物层的材料分别包括：SiN、SiON或SiOCN；所述牺牲间隔物层的材料包括：多晶硅或非晶硅。在一个实施例中，所述栅极结构的至少一侧包括：所述栅极结构的两侧。在一个实施例中，形成所述第二层间电介质层的步骤包括：在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上非保形地沉积第二层间电介质层。在一个实施例中，在提供半导体结构的步骤中，所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极绝缘物层、在所述栅极绝缘物层上的栅极层和在所述栅极层上的硬掩模层；其中，利用所述初始间隔物层自对准地刻蚀所述第一层间电介质层以形成所述源极接触孔和所述漏极接触孔。在一个实施例中，所述方法还包括：形成贯穿所述第二层间电介质层、所述第一层间电介质层和所述硬掩模层的且与所述栅极层连接的栅极接触件，其中所述栅极接触件与所述空气间隙在水平方向上间隔开。在上述制造方法中，在栅极结构与源极接触件之间或者在栅极结构与漏极接触件之间形成了空气间隙，从而形成了空气间隙间隔物结构，减小了寄生电容。进一步地，由于在形成源极接触孔和漏极接触孔的过程中，可以利用自对准刻蚀工艺对第一层间电介质层进行刻蚀，因此本专利技术实施例的半导体器件的制造方法还能够与自对准刻蚀工艺兼容，降低了工艺复杂性。进一步地，可以在栅极结构侧面上和源极接触件或漏极接触件的侧面上形成栅极间隔物层；或者在栅极结构侧面上形成第一间隔物层；或者在栅极结构侧面上形成第一间隔物层且在源极接触件或漏极接触件的侧面上形成第二间隔物层，这样的设计均能够尽量避免由于栅极层与源极接触件或漏极接触件被空气间隙暴露而可能造成的短路连接。进一步地，由于栅极接触件与空气间隙在水平方向上间隔开，使得栅极接触件没有形成在空气间隙的正上方，因此栅极接触件不容易进入空气间隙而造成不期望的栅极缺陷。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供了一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底、在所述衬底上的栅极结构、在所述栅极结构两侧的侧面上的第一初始间隔物层、在所述第一初始间隔物层的侧面上的第二初始间隔物层以及覆盖所述栅极结构、所述第一初始间隔物层和所述第二初始间隔物层的第一层间电介质层；其中，所述衬底包括：分别在所述栅极结构两侧的源极和漏极；所述第一初始间隔物层的材料与所述第二初始间隔物层的材料不同；刻蚀所述第一层间电介质层以形成露出所述源极的源极接触孔和露出所述漏极的漏极接触孔；其中，所述源极接触孔和所述漏极接触孔还露出在所述栅极结构至少一侧的所述第一初始间隔物层的侧面上的所述第二初始间隔物层的部分；去除所述第二初始间隔物层的被露出部分从而露出所述第一初始间隔物层的侧面；在所述第一初始间隔物层的被露出的侧面上形成间隔物结构层；在形成所述间隔物结构层之后，在所述源极接触孔中形成与所述源极连接的源极接触件并在所述漏极接触孔中形成与所述漏极连接的漏极接触件；在形成所述源极接触件和所述漏极接触件之后，选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙；以及在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上形成第二层间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底、在所述衬底上的栅极结构、在所述栅极结构两侧的侧面上的初始间隔物层以及覆盖所述栅极结构和所述初始间隔物层的第一层间电介质层；其中，所述衬底包括：分别在所述栅极结构两侧的源极和漏极；刻蚀所述第一层间电介质层以形成露出所述源极的源极接触孔和露出所述漏极的漏极接触孔；其中，所述源极接触孔和所述漏极接触孔还露出在所述栅极结构至少一侧的所述初始间隔物层的部分；去除所述初始间隔物层的被露出部分从而露出所述栅极结构的所述至少一侧的侧面；在所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上形成间隔物结构层；在形成所述间隔物结构层之后，在所述源极接触孔中形成与所述源极连接的源极接触件并在所述漏极接触孔中形成与所述漏极连接的漏极接触件；在形成所述源极接触件和所述漏极接触件之后，选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙；以及在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上形成第二层间电介质层，其中所述第二层间电介质层覆盖在所述空气间隙之上。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底、在所述衬底上的栅极结构、在所述栅极结构两侧的侧面上的初始间隔物层以及覆盖所述栅极结构和所述初始间隔物层的第一层间电介质层；其中，所述衬底包括：分别在所述栅极结构两侧的源极和漏极；刻蚀所述第一层间电介质层以形成露出所述源极的源极接触孔和露出所述漏极的漏极接触孔；其中，所述源极接触孔和所述漏极接触孔还露出在所述栅极结构至少一侧的所述初始间隔物层的部分；去除所述初始间隔物层的被露出部分从而露出所述栅极结构的所述至少一侧的侧面；在所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上形成间隔物结构层；在形成所述间隔物结构层之后，在所述源极接触孔中形成与所述源极连接的源极接触件并在所述漏极接触孔中形成与所述漏极连接的漏极接触件；在形成所述源极接触件和所述漏极接触件之后，选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙；以及在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上形成第二层间电介质层，其中所述第二层间电介质层覆盖在所述空气间隙之上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述空气间隙的步骤中，所述空气间隙形成在所述栅极结构与所述源极接触件之间或者形成在所述栅极结构与所述漏极接触件之间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层包括：在所述栅极结构的所述至少一侧的牺牲间隔物层；选择性地去除所述间隔物结构层的至少一部分以形成空气间隙的步骤包括：去除所述牺牲间隔物层以形成空气间隙。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述牺牲间隔物层位于所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在形成所述第二层间电介质层之前，所述方法还包括：至少在所述空气间隙的侧壁上保形地沉积栅极间隔物层。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层还包括：在所述栅极结构与所述牺牲间隔物层之间的第一间隔物层；其中，所述第一间隔物层形成在所述栅极结构的被露出的所述至少一侧的侧面上，所述牺牲间隔物层形成在所述第一间隔物层的侧面上；所述牺牲间隔物层的材料与所述第一间隔物层的材料不同；去除所述牺牲间隔物层以形成空气间隙的步骤包括：选择性地去除所述牺牲间隔物层，并保留所述第一间隔物层。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在形成所述间隔物结构层的步骤中，所述间隔物结构层还包括：在所述牺牲间隔物层的侧面上的第二间隔物层；其中，所述牺牲间隔物层的材料还与所述第二间隔物层的材料不同；在选择性地去除所述牺牲间隔物层的步骤中，还保留所述第二间隔物层。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述牺牲间隔物层的材料包括：SiON、SiOCN、非晶硅或多晶硅。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一间隔物层和所述第二间隔物层的材料分别包括：SiN、SiON或SiOCN；所述牺牲间隔物层的材料包括：多晶硅或非晶硅。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极结构的至少一侧包括：所述栅极结构的两侧。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二层间电介质层的步骤包括：在所述第一层间电介质层、所述源极接触件和所述漏极接触件之上非保形地沉积第二层间电介质层。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在提供半导体结构的步骤中，所述栅极结构包括：在所述衬底上的栅极绝缘物层、在所述栅极绝缘物层上的栅极层和在所述栅极层上的硬掩模层；其中，利用所述初始间隔物层自对准地刻蚀所述第一层间电介质层以形成所述源极接触孔和所述漏极接触孔。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：形成贯穿所述第二层间电介质层、所述第一层间电介质层和所述硬掩模层的且与所述栅极层连接的栅极接触件，其中所述栅极接触件与所述空气间隙在水平方向上间隔开。14.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底、在所述衬底上的栅极结构、在所述栅极结构两侧的侧面上的第一初始间隔物层、在所述第一初始间隔物层的侧面上的第二初始间隔物层以及覆盖所述栅极结构、所述第一初始间隔物层和所述第二初始间隔物层的第一层间电介质层；其中，所述衬底包括：分别在所述栅极结构两侧的源极和漏极；所述第一初始间隔物层的材料与所述第二初始间隔物层的材料不同；刻蚀所述第一层间电介质层以形成露出所述源极的源极接触孔和露出所述漏极的漏极接触孔；其中，所述源极接触孔和所述漏极接触孔还露出在所述栅极结构至少一侧的所述第一初始间隔物层的侧面上的所述第二初始间隔物层的部分；去除所述第二初始间隔物层的被露出部分从而露出所述第一初始间隔物层的侧面；在所述第一初始间隔物层的被露出的侧面上形成间隔物结构层；在形成所述间隔物结构层之后，在所述源极接触孔中形成与所述源极连接的源极接触件并在所述漏极接触孔中形成与所述漏极连接的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐粕人，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11