[发明专利]半导体器件结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种具有高精度栅电极线切口的半导体器件结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件的尺寸不断减小，集成电路的集成度不断提高，因而对半导体器件结构的制造工艺要求也越来越高。在栅电极的形成工艺中，随着器件之间的间隔(pitch)越来越小，尤其是在45nm技术代及以下，栅电极的刻蚀工艺已经成为半导体界需要共同努力的一个重要方向。

现有技术中常常采用双掩膜光刻技术来实现栅电极的刻蚀。图1a和图1b所示为现有技术中一种栅电极的形成方法。其中，100为在半导体衬底上形成的有源区。具体地，首选在形成了有源区以及其他必要处理后的整个半导体衬底上形成一栅电极材料层，接着在栅电极材料层上涂覆光刻胶，并将光刻胶图案化为将要形成的栅电极线的形状，接着以图案化后的光刻胶为掩膜刻蚀栅电极材料层以形成图1a所示的栅电极线200；然后如图1b所示应用第二次掩膜板进行第二次光刻以形成栅电极线切口300；接着在后续的工艺中，需要在栅电极外侧形成侧墙，因此在栅电极切口300中填充了侧墙的绝缘材料，从而能够将栅电极之间进行电隔离。

但是，在上述工艺中，第二次光刻中形成的栅电极之间的切口很小，形成侧墙时，绝缘材料难以填充到切口中，在后续工艺中(例如进行离子注入等工艺)很容易造成栅电极之间的短路。

并且在这种掩膜光刻技术中，精确度要求极高，从而增加了OPC(Optical Proximity Correction，光学临近效应校正)的难度；45nm技术代及以下的工艺中这种方法已经难以满足栅极掩膜成像及刻蚀精度的要求。

因此有必要提出一种更为先进的栅电极形成技术来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术问题，特别是提出一种具有高精度的栅电极线切口的半导体器件结构及其制造方法。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提出了一种半导体器件结构的制造方法，包括以下步骤：提供半导体衬底；在半导体衬底上形成栅电极线；在栅电极线外侧形成侧墙；在栅电极线两侧的半导体衬底上形成源/漏区；在栅电极线或源/漏区上形成接触孔；其中，在侧墙形成后至半导体器件结构的前道工艺完成之前，将栅电极线进行切割以形成电隔离的栅电极。

优选地，将栅电极线进行切割的方法可以包括：采用反应离子刻蚀或激光切割刻蚀对栅电极线进行切割。

优选地，如果半导体衬底上形成有浅沟槽隔离，则将栅电极线进行切割时切割的位置位于浅沟槽隔离的上方。

本发明的一个实施例优选的栅电极线切割的时间为，在半导体衬底上形成层间介质层之前。在这个实施例中，在切割栅电极线之后则形成接触孔，具体的步骤可以包括：在整个半导体器件结构上形成层间介质层，其中，层间介质层将所隔离的栅电极之间进行填充；接着刻蚀层间介质层以在栅极或源/漏区上形成接触孔。

在本发明的另一个实施例中，还可以采用分别形成上、下接触孔的方法，包括：首先形成第一层间介质层；刻蚀第一层间介质层以在源/漏区上形成下接触孔；然后形成第二层间介质层；刻蚀第二层间介质层以在栅电极线或源/漏区上形成上接触孔；其中，在源/漏区上的下接触孔与上接触孔对齐，从而形成完整的接触孔。在形成下接触孔之后进行栅电极线的切割。

在本发明的一个实施例中，在形成源/漏区后，该方法还包括进行替代栅工艺，包括：将栅电极线去除以在侧墙内壁形成开口，接着在开口内形成替代栅电极线。

或者，在本发明的一个实施例中，在形成侧墙后，即进行栅电极线的切割以形成隔离的栅电极；在这个方法中也可以进行替代栅工艺，包括：在形成源/漏区后，将栅电极去除以在侧墙内壁形成开口以及在开口内形成替代栅电极。

根据本发明的另一方面，提出了一种半导体器件结构，包括：半导体衬底；至少两个栅电极，形成于所述半导体衬底上并沿栅宽的方向排列；侧墙，仅形成于所述栅电极的两侧，且沿栅宽的方向上，所述侧墙的端部与所述栅电极的端部相齐；源/漏区，形成于所述半导体衬底上且位于所述栅电极的两侧；其中，沿栅宽的方向上，相邻的栅电极之间填充有介质材料以形成栅电极之间的电隔离。

优选地，平行于栅宽方向上，相邻栅电极之间的距离为1～10nm。

优选地，在侧墙的材料与介质材料相同的情况下，半导体器件结构还包括：在介质材料与侧墙之间形成的界面层。

例如侧墙的材料与介质材料可以包括氮化物、氧化物或含碳氧化物，界面层可以包括SiO₂。