本发明专利技术提供了一种半导体器件的制作方法：在半导体衬底上以浅沟槽隔离区为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；沉积牺牲层，并进行化学机械研磨显露出替代栅极和多晶硅栅极；用光阻胶层遮挡第二区域，将替代栅极从掩埋的牺牲层中去除形成第一区域上的沟槽；沉积金属栅电极材料，并进行化学机械研磨显露出牺牲层，所述金属栅电极材料经化学机械研磨后位于第一区域上的沟槽内部；去除牺牲层；在多晶硅栅极上及第一区域和第二区域的有源区表面同时形成金属硅化物；沉积层间介质层，并进行化学机械研磨至预定厚度。采用本发明专利技术能够实现在同时具有金属栅电极和多晶硅栅极的半导体器件中只实施一次自对准金属硅化物工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体逻辑电路制造领域，特别涉及一种。
技术介绍
目前，为了控制短沟道效应，更小尺寸器件要求进一步提高栅电极电容。这能够通过不断减薄栅氧化层的厚度而实现，但随之而来的是栅电极漏电流的提升。当二氧化硅作为栅氧化层，厚度低于5.0纳米时，漏电流就变得无法忍受了。解决上述问题的方法就是使用高介电常数绝缘材料取代二氧化硅，高介电常数绝缘材料可以为铪硅酸盐、铪硅氧氮化合物、铪氧化物等，介电常数一般都大于15，采用这种材料能够进一步提高栅电容，同时栅漏电流又能够得到明显的改善。对于相同的栅氧化层厚度，将高介电常数绝缘材料与金属栅电极搭配，其栅电极漏电流将减少几个指数量级，而且用金属栅电极取代多晶硅栅电极解决了高介电常数绝缘材料与多晶硅之间不兼容的问题。因此金属栅电极被用于制造逻辑电路核心器件，外围电路仍然采用多晶硅栅极，这就出现了金属栅电极和多晶硅栅极同时存在的结构。现有技术制作半导体器件的方法包括以下步骤，下面结合图1a至图1g进行说明。步骤11、请参阅图la，在半导体衬底100上以浅沟槽隔离区101为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；所述替代栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的高介电常数(HK)栅氧化层102、替代栅极103和氮化硅层110，位于替代栅极103两侧的侧壁层104，以及位于替代栅极103两侧且在半导体衬底100中的有源区105 ;所述多晶硅栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的栅氧化层106、多晶娃栅极107和氮化娃层110,位于多晶娃栅极107两侧的侧壁层108,以及位于多晶娃栅极107两侧且在半导体衬底100中的有源区109 ；高介电常数栅氧化层102可以为铪硅酸盐、铪硅氧氮化合物或铪氧化物等，介电常数一般都大于15。因为最终形成的是金属栅电极，替代栅极会被金属栅电极替代，也就是说替代栅极最终是不存在的，所以作为替代栅极103的材料可以有多种，本实施例中替代栅极的材料为多晶硅。步骤12、请参阅图lb，实施自对准金属硅化物工艺，在替代栅极两侧的有源区105和多晶娃栅极两侧的有源区109表面自动形成金属娃化物111 ；这里自对准金属硅化物如自对准镍化硅、钛化硅方法被引进来，用于产生金属硅化物，能够很好地与露出的源、漏以及多晶硅栅的硅(Si)对准。这是因为金属Ni或者Ti可以与硅反应，但是不会与硅氧化物如二氧化硅(SiO2)、硅氮化物如氮化硅(Si3N4)或者是硅氮氧化物(SiON)反应。因此Ni或者Ti仅仅会寻找到硅的部分进行反应，而对于由硅氧化物如二氧化硅(SiO2)、硅氮化物如氮化硅(Si3N4)或者是硅氮氧化物(SiON)所覆盖的部分，不会进行反应，就好比Ni或者Ti会自行对准硅的部分。因此图1b中，金属只会在替代栅极两侧的有源区105和多晶娃栅极两侧的有源区109表面自动形成金属娃化物111。步骤13、请参阅图lc，沉积层间介质层112，并进行化学机械研磨至显露出替代栅极103和多晶硅107 ；步骤14、请参阅图ld，用光阻胶层(图中未示)遮挡第二区域，将替代栅极103从掩埋的层间介质层112中去除形成第一区域上的沟槽；步骤15、请参阅图le，沉积金属栅电极材料113，并进行化学机械研磨显露出层间介质层112，所述金属栅电极材料经化学机械研磨后位于第一区域上的沟槽内部；其中，作为金属栅电极的材料可以为铝(Al)、钽(Ta)或氮化钽(TaN)等。步骤16、请参阅图1f，再次实施自对准金属硅化物工艺，在多晶硅栅极107表面自动形成金属娃化物111。步骤17、请参阅图1g,再次沉积预定厚度层间介质层112。后续会在层间介质层112上形成多个连接孔(CT)(图中未示)，连接孔中有导电金属填充，分别与多晶硅栅极上及第一区域和第二区域的有源区表面形成的金属硅化物111电性连接。从上述描述可以看出，现有技术在多晶硅栅极上和有源区上分两次形成金属硅化物，即实施了两次自对准金属硅化物工艺，不但工艺复杂，生产效率低，而且成本高，因此如何实现在同时具有金属栅电极和多晶硅栅极的半导体器件中只实施一次硅化物工艺成为目前关注的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术解决的技术问题是:如何实现在同时具有金属栅电极和多晶硅栅极的半导体器件中只实施一次自对准金属硅化物工艺。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体是这样实现的:本专利技术公开了一种，该方法包括:在半导体衬底上以浅沟槽隔离区为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；所述替代栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的高介电常数HK栅氧化层和替代栅极，位于替代栅极两侧的侧壁层，以及位于替代栅极两侧且在半导体衬底中的有源区；所述多晶硅栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的栅氧化层和多晶硅栅极，位于多晶硅栅极两侧的侧壁层，以及位于多晶硅栅极两侧且在半导体衬底中的有源区；沉积牺牲层，并进行化学机械研磨显露出替代栅极和多晶硅栅极；用光阻胶层遮挡第二区域，将替代栅极从掩埋的牺牲层中去除形成第一区域上的沟槽；沉积金属栅电极材料，并进行化学机械研磨显露出牺牲层，所述金属栅电极材料经化学机械研磨后位于第一区域上的沟槽内部；去除牺牲层；在多晶硅栅极上及第一区域和第二区域的有源区表面同时形成金属硅化物；沉积层间介质层，并进行化学机械研磨至预定厚度。在化学机械研磨金属栅电极材料显露出牺牲层后，去除牺牲层之前，该方法进一步包括沉积金属钛层并将其去除，所述金属钛层扩散至金属栅电极顶部表面，在金属栅电极顶部表面形成钛化合物的步骤。所述牺牲层为与层间介质层相同的氧化硅层。牺牲层的去除采用湿法刻蚀。所述湿法刻蚀采用氢氟酸溶液。形成的金属硅化物的厚度为60 150埃。所述金属硅化物为镍化硅NiSi。由上述的技术方案可见，本专利技术同时将多晶硅栅极107上表面，以及替代栅极两侧的有源区105和多晶硅栅极两侧的有源区109表面显露出来，因此只需要实施一次自对准金属硅化物工艺。与现有技术中分两次实施自对准金属硅化物工艺的方法相比，明显节约了生产成本，提高了生产效率。进一步地，本专利技术的方法，将牺牲层去除，解决了现有技术层间介质层经过两次化学机械研磨后厚度均匀性差的问题。附图说明图1a至图1g为现有技术制作半导体器件的具体过程的结构示意图。图2为本专利技术制作半导体器件的方法流程图。图2a至图2g为本专利技术制作半导体器件的具体过程的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术利用示意图进行了详细描述，在详述本专利技术实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本专利技术的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。本专利技术制作半导体器件的方法流程图如图2所示，下面结合图2a至图2g进行详细说明，其包括以下步骤:步骤21、请参阅图2a，在半导体衬底100上以浅沟槽隔离区101为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；所述替代栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的高介电常数HK栅氧化层102和替代栅极103，位于替代栅极103两侧的侧壁层104，以及位于替代栅极103两侧且本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件的制作方法，该方法包括：在半导体衬底上以浅沟槽隔离区为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；所述替代栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的高介电常数HK栅氧化层和替代栅极，位于替代栅极两侧的侧壁层，以及位于替代栅极两侧且在半导体衬底中的有源区；所述多晶硅栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的栅氧化层和多晶硅栅极，位于多晶硅栅极两侧的侧壁层，以及位于多晶硅栅极两侧且在半导体衬底中的有源区；沉积牺牲层，并进行化学机械研磨显露出替代栅极和多晶硅栅极；用光阻胶层遮挡第二区域，将替代栅极从掩埋的牺牲层中去除形成第一区域上的沟槽；沉积金属栅电极材料，并进行化学机械研磨显露出牺牲层，所述金属栅电极材料经化学机械研磨后位于第一区域上的沟槽内部；去除牺牲层；在多晶硅栅极上及第一区域和第二区域的有源区表面同时形成金属硅化物；沉积层间介质层，并进行化学机械研磨至预定厚度。
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，该方法包括: 在半导体衬底上以浅沟槽隔离区为界，形成具有替代栅极结构的第一区域和具有多晶硅栅极结构的第二区域；所述替代栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的高介电常数HK栅氧化层和替代栅极，位于替代栅极两侧的侧壁层，以及位于替代栅极两侧且在半导体衬底中的有源区；所述多晶硅栅极结构至少包括在半导体衬底表面依次形成的栅氧化层和多晶硅栅极，位于多晶硅栅极两侧的侧壁层，以及位于多晶硅栅极两侧且在半导体衬底中的有源区； 沉积牺牲层，并进行化学机械研磨显露出替代栅极和多晶硅栅极； 用光阻胶层遮挡第二区域，将替代栅极从掩埋的牺牲层中去除形成第一区域上的沟槽； 沉积金属栅电极材料，并进行化学机械研磨显露出牺牲层，所述金属栅电极材料经化学机械研磨后位于第一区域上的沟槽内部； 去...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新鹏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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