[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造，更具体而言，涉及具有应变结构的半导体器件。

背景技术

当诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体器件通过各种技术节点按比例缩小时，将高k栅极介电层和金属栅电极层结合在MOSFET的栅极堆叠内，从而随部件尺寸的降低而改进器件性能。MOSFET工艺包括“后栅极”工艺，该工艺用金属栅电极替换原始多晶硅栅电极从而改进器件性能。

然而，在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造中应用这些部件和工艺存在挑战。当器件之间的栅极长度和间隔减小时，加重了这些问题。例如，由于栅极堆叠之间的间隔减小，难以阻止MOSFET的栅极堆叠之间的寄生电容，从而影响器件性能。

因此，需要的是在半导体器件中制造栅极堆叠的改进了的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方的层间介电(ILD)层中形成第一栅极部件和第二栅极部件，其中，所述第一栅极部件和所述第二栅极部件具有第一电阻；将所述第一栅极部件转变成具有第二电阻的经处理的栅极部件，其中，所述第二电阻高于所述第一电阻；去除所述第二栅极部件以在所述ILD层中形成开口；以及在所述开口中形成导电栅极部件。

在上述方法中，其中，转变的步骤包括：对所述第一栅极部件实施处理；以及之后退火所述衬底。

在上述方法中，其中，转变的步骤包括：对所述第一栅极部件实施处理；以及之后退火所述衬底，其中，在约700℃至约1000℃的温度范围内，在约10秒至约30分钟的时间范围内实施退火。

在上述方法中，其中，转变的步骤包括：对所述第一栅极部件实施处理；以及之后退火所述衬底，其中，通过所述处理将含氧物质引入所述第一栅极部件中。

在上述方法中，其中，转变的步骤包括：对所述第一栅极部件实施处理；以及之后退火所述衬底，其中，采用离子注入工艺实施所述处理。

在上述方法中，其中，转变的步骤包括：对所述第一栅极部件实施处理；以及之后退火所述衬底，其中，采用离子注入工艺实施所述处理，其中，在约2KeV至约20KeV的能量范围内，采用约1E13atom/cm²至约1E17atom/cm²范围内的剂量实施所述离子注入工艺。

在上述方法中，其中，所述导电栅极部件是金属栅极。

在上述方法中，其中，所述经处理的栅极部件包含至少50％体积的氧化硅。

在上述方法中，其中，所述第一栅极部件和所述第二栅极部件包括位于高k介电层上方的多晶硅栅电极。

在上述方法中，其中，去除所述第二栅极部件的步骤是两步法干法蚀刻工艺，所述两步法干法蚀刻工艺包括去除位于多晶硅膜上方的本征氧化膜的第一步骤和去除所述多晶硅膜的第二步骤。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成第一多晶硅栅电极、第二多晶硅栅电极、和第三多晶硅栅电极，其中，所述第一多晶硅栅电极位于所述第二多晶硅栅电极和所述第三多晶硅栅电极之间；在所述第一多晶硅栅电极、所述第二多晶硅栅电极、和所述第三多晶硅栅电极内部和上方形成层间电介质(ILD)；平坦化所述ILD以形成具有与所述第一多晶硅栅电极、所述第二多晶硅栅电极、和所述第三多晶硅栅电极的顶面基本上共平面的表面的经平坦化的ILD；将物质引入到所述第一多晶硅栅电极内；去除所述第二多晶硅栅电极和所述第三多晶硅栅电极以在所述ILD中形成第一开口和第二开口；在所述第一开口中形成用于p型金属氧化物半导体(PMOS)器件的第一金属栅电极；以及在所述第二开口中形成用于n型金属氧化物半导体(NMOS)器件的第二金属栅电极。

在上述方法中，进一步包括：在将物质引入到所述第一多晶硅栅电极内之后实施退火工艺。

在上述方法中，进一步包括：在将物质引入到所述第一多晶硅栅电极内之后实施退火工艺，其中，所述退火工艺将至少一部分所述第一多晶硅栅电极转变成氧化硅。

在上述方法中，其中，引入到所述第一多晶硅栅电极内的所述物质包括O₂、O₃、CO₂、或其组合。

在上述方法中，其中，当去除所述第二多晶硅栅电极和所述第三多晶硅栅电极时，不去除所述第一多晶硅栅电极。

在上述方法中，其中采用离子注入工艺实施引入物质的步骤。