專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體地說，涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，具有更高性能和更強(qiáng)功能的集成電路要求更大的元件密度，而且各個(gè)部件、元件之間或各個(gè)元件自身的尺寸、大小和空間也需要進(jìn)一步縮小，因此，將各個(gè)部件及元件集成到有限的空間內(nèi)也越來越具有挑戰(zhàn)性，尤其是如何布局各部件間的 空間和優(yōu)化集成工藝。柵極是晶體管器件最重要的部件，柵極的長(zhǎng)度和寬度(柵長(zhǎng)和柵寬)也決定了集成電路的集成密度，為了提高集成電路的集成密度，器件的柵長(zhǎng)不斷減小，如何提高器件的有效柵寬成為提高集成度和器件性能的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，提高了器件的有效柵寬，從而提高器件的集成度及性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有包括偽柵區(qū)的柵極結(jié)構(gòu)以及源漏區(qū)；去除所述偽柵區(qū)，以暴露半導(dǎo)體襯底，并刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底，在暴露的半導(dǎo)體襯底上形成鋸齒狀表面，以形成底部為鋸齒狀的開口，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著偽柵區(qū)寬度的方向交替；在鋸齒狀表面上形成填滿所述開口的替代柵區(qū)，所述替代柵區(qū)的底部為鋸齒狀?？蛇x地，對(duì)不同晶向具有選擇性的刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底。可選地，形成所述替代柵區(qū)的步驟包括在鋸齒狀表面上形成柵介質(zhì)層，以及覆蓋所述柵介質(zhì)層形成填滿所述開口的柵極，以形成下部為鋸齒狀的替代柵區(qū)。可選地，在形成替代柵區(qū)后，還包括在所述源漏區(qū)上形成接觸塞?？蛇x地，形成所述接觸塞的步驟包括在所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成接觸孔；金屬化所述接觸孔下的半導(dǎo)體襯底，形成金屬硅化物層；填充所述接觸孔形成接觸塞。此外，本發(fā)明還提供了上述制造方法形成的半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底，部分所述半導(dǎo)體襯底具有鋸齒狀表面；覆蓋鋸齒狀表面的下部為鋸齒狀的柵極區(qū)，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著柵極區(qū)寬度的方向交替；柵極區(qū)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源漏區(qū)。可選地，所述柵極區(qū)包括鋸齒狀表面上的柵介質(zhì)層以及覆蓋所述柵介質(zhì)層的柵極?？蛇x地，還包括所述源漏區(qū)上的接觸塞。
可選地，還包括接觸塞與半導(dǎo)體襯底之間的金屬硅化物層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法，在后柵工藝中，除去偽柵區(qū)之后，進(jìn)一步刻蝕偽柵區(qū)下的半導(dǎo)體襯底，在沿偽柵區(qū)寬度方向上形成鋸齒狀表面，而后，在鋸齒狀表面上形成替代柵區(qū)，由于替代柵區(qū)形成在沿偽柵區(qū)寬度的鋸齒狀表面的半導(dǎo)體襯底上，同半導(dǎo)體襯底的接觸也為鋸齒狀的，這樣，在并未增加?xùn)艆^(qū)寬度的情況下，大大地增加了柵區(qū)的有效寬度，從而提高了器件的集成度及性能。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。 圖1為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；圖2-圖12為本發(fā)明實(shí)施例公開的半導(dǎo)體器件制造方法的制造過程剖面圖，其中包括俯視圖、俯視圖的AA’向視圖以及俯視圖的BB’向視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)中所述的，柵極是晶體管器件最重要的部件，柵極的長(zhǎng)度和寬度(柵長(zhǎng)和柵寬)也決定了集成電路的集成密度，為了提高集成電路的集成密度，器件的柵長(zhǎng)不斷減小，如何提高器件的有效柵寬成為提高集成度和器件性能的重要問題。為此，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在后柵工藝中，除去偽柵區(qū)之后，進(jìn)一步刻蝕偽柵區(qū)下的半導(dǎo)體襯底，在沿偽柵區(qū)寬度方向上形成鋸齒狀表面，而后，在鋸齒狀表面上形成替代柵區(qū)，由于替代柵區(qū)形成在沿偽柵區(qū)寬度的鋸齒狀表面的半導(dǎo)體襯底上，同半導(dǎo)體襯底的接觸也為鋸齒狀的，這樣，在并未增加?xùn)艆^(qū)寬度的情況下，大大地增加了柵區(qū)的有效寬度，從而提高了器件的集成度及性能。該半導(dǎo)體器件的制造方法包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有包括偽柵區(qū)的柵極結(jié)構(gòu)以及源漏區(qū)；去除所述偽柵區(qū)，以暴露半導(dǎo)體襯底，并刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底，在暴露的半導(dǎo)體襯底上形成鋸齒狀表面，以形成底部為鋸齒狀的開口，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著偽柵寬度的方向交替；在鋸齒狀表面上形成填滿所述開口的替代柵區(qū)，所述替代柵區(qū)的底部為鋸齒狀。以上為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過在一定寬度的柵區(qū)空間內(nèi)，形成底部為鋸齒狀的柵區(qū)，從而提高柵區(qū)的有效寬度，進(jìn)而提高器件的集成度及性能。為了更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法流程圖和具體實(shí)施例的制造過程剖面圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。參考圖1，圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法流程圖。在步驟S01，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200上具有包括偽柵區(qū)210的柵極結(jié)構(gòu)212以及源漏區(qū)214，參考圖2 (俯視圖)和圖3(圖2的AA’向視圖)。在本發(fā)明中，所述襯底200可以已做好前期處理操作，所述處理操作可以包括預(yù)清洗、形成阱區(qū)及形成淺溝槽隔離區(qū)，在本實(shí)施例中，所述襯底200為表面晶向?yàn)?00的單晶娃襯底。在其他實(shí)施例中，所述襯底200還可以包括其他元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體，如鍺、鍺硅、碳化硅、砷化鎵、砷化銦或磷化銦。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的設(shè)計(jì)要求(例如P型襯底 或者n型襯底)，襯底200可以包括各種摻雜配置。此外，優(yōu)選地，所述襯底200包括外延層，可以被應(yīng)力改變以增強(qiáng)性能，所述襯底200也可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)等。在本發(fā)明中，所述襯底200上已經(jīng)形成有柵極結(jié)構(gòu)212和源漏區(qū)214，所述柵極結(jié)構(gòu)212至少包括偽柵區(qū)210，所述偽柵區(qū)210為犧牲層，該偽柵區(qū)確定了最終器件的柵區(qū)的形成區(qū)域，即偽柵區(qū)的長(zhǎng)和寬即為最終器件柵區(qū)的長(zhǎng)和寬，即，柵區(qū)沿源漏區(qū)方向?yàn)殚L(zhǎng)度，垂直于源漏區(qū)方向?yàn)閷挾?，偽柵區(qū)的寬度方向即為垂直于源漏區(qū)的方向。在本實(shí)施例中，所述偽柵區(qū)210包括偽柵極202、偽柵極202上的第一帽層204和第一帽層上的第二帽層206，所述柵極結(jié)構(gòu)212為包括偽柵區(qū)210和偽柵區(qū)側(cè)壁上的側(cè)墻206的結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)和偽柵區(qū)還可以為其他的合適的結(jié)構(gòu)。具體地，在本實(shí)施例中，首先，可以通過依次淀積例如多晶硅、二氧化硅及氮化硅并進(jìn)行圖案化，來形成偽柵極202、第一帽層204和第二帽層206的偽柵區(qū)210。而后，淀積側(cè)墻材料，例如氮化硅，并進(jìn)行刻蝕，僅留下偽柵區(qū)的側(cè)壁的側(cè)墻材料，從而形成側(cè)墻206，在其他實(shí)施例中，所述側(cè)墻還可以為多層結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^根據(jù)期望的晶體管結(jié)構(gòu)，注入p型或n型摻雜物或雜質(zhì)到偽柵區(qū)210兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200中來形成源漏區(qū)214，可以根據(jù)需要在形成側(cè)墻前、形成部分側(cè)墻和/或形成側(cè)墻后進(jìn)行多次離子注入、擴(kuò)散等工藝來形成所述源漏區(qū)214。而后，覆蓋所述源漏區(qū)214來形成層間介質(zhì)層216，可以通過淀積介質(zhì)材料，例如未摻雜的氧化硅(SiO2)、摻雜的氧化硅(如硼硅玻璃、硼磷硅玻璃等)，而后將介質(zhì)材料平坦化，例如CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)的方法，直至露出偽柵區(qū)210的上表面，從而形成該層間介質(zhì)層。以上偽柵區(qū)及柵極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、材料及形成方法僅為示例，本發(fā)明并不限于此。在步驟S02，去除所述偽柵區(qū)210，以暴露半導(dǎo)體襯底200，并刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底200，在暴露的半導(dǎo)體襯底200上形成鋸齒狀表面218，以形成底部為鋸齒狀的開口 220，所述鋸齒狀表面218的鋸齒218a沿著偽柵區(qū)210寬度的方向交替，參考圖4-圖9。在本實(shí)施例中，具體地，首先，可以通過濕法和干法刻蝕技術(shù)將偽柵區(qū)210全部去除，從而將偽柵區(qū)210下面的半導(dǎo)體襯底200充分暴露出來，參考圖4 (俯視圖)、圖5 (圖4的AA’向視圖)和圖6(圖4的BB’向視圖)。而后，繼續(xù)刻蝕暴露出來的半導(dǎo)體襯底200，可以通過濕法刻蝕，所述濕法刻蝕的溶液可以是KOH(氫氧化鉀)或TMAH(四甲基氫氧化鉀)，對(duì)不同晶格方向有選擇性地刻蝕該暴露的半導(dǎo)體襯底200，由于刻蝕在晶向?yàn)?10或111的晶面的速度相對(duì)于晶向?yàn)?00的晶面慢，則最后暴露的表面將停留在晶向?yàn)?10或111的晶面上，這樣沿偽柵區(qū)的寬度方向，交替地刻蝕掉部分半導(dǎo)體襯底，從而在暴露的半導(dǎo)體襯底200上形成鋸齒218a沿偽柵區(qū)寬度方向交替的鋸齒狀表面218，進(jìn)而，去除掉偽柵區(qū)210的區(qū)域同該鋸齒狀表面218形成了底部為鋸齒狀的開口 220，參考圖7(俯視圖)、圖8(圖7的AA’向視圖)和圖9(圖7的BB’向視圖)。在步驟S03，在鋸齒狀表面218上形成填滿所述開口 220的替代柵區(qū)224，所述替代柵區(qū)的底部為鋸齒狀，參考圖10(俯視圖)、圖11 (圖10的AA’向視圖)和圖12 (圖10的BB’向視圖)。在本發(fā)明中，可以通過在鋸齒狀表面180上形成柵介質(zhì)層224a，并覆蓋所述柵介質(zhì)層224a形成填滿所述開口的柵極224b，來形成下部為鋸齒狀的替代柵區(qū)224。
在本實(shí)施例中，具體地，首先，可以通過依次淀積柵介質(zhì)材料和柵極材料，所述柵介質(zhì)材料例如高k介質(zhì)材料(例如，和氧化硅相比，具有高介電常數(shù)的材料)，高k介質(zhì)材料例如鉿基氧化物，HF02、HfSiO, HfSiON, HfTaO, HfTiO等，所述柵極材料可以為一層或多層結(jié)構(gòu)，可以包括金屬材料或多晶硅或他們的組合，金屬材料例如T1、TiAlx, TiN, TaNx, HfN,TiCx, TaCx等等，而后，進(jìn)行平坦化，例如CMP的方法，去除層間介質(zhì)層216上的柵介質(zhì)材料和柵極材料，從而在所述開口中形成了柵介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)的替代柵區(qū)，由于是在開口中的鋸齒狀表面218上形成該替代柵區(qū)224，使該替代柵區(qū)224的下部也呈鋸齒狀，且替代柵區(qū)224下部的鋸齒同鋸齒狀表面的凹陷處相對(duì)。此處高k柵介質(zhì)層和柵極的材料和結(jié)構(gòu)僅為示例，本發(fā)明并不限于此。由于在原來的偽柵區(qū)的區(qū)域形成了底部為鋸齒狀的開口，進(jìn)而可以在此開口中形成替代柵區(qū)，由于替代柵區(qū)形成在沿偽柵區(qū)寬度的鋸齒狀表面的半導(dǎo)體襯底上，同半導(dǎo)體襯底的接觸也為鋸齒狀的，這樣，在并未增加?xùn)艆^(qū)寬度的情況下，大大地增加了柵區(qū)的有效寬度，從而提高了器件的集成度及性能。而后，可以根據(jù)需要，完成后續(xù)加工工藝，例如，在源漏區(qū)形成接觸塞，在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖10(俯視圖)、圖11 (圖10的AA’向視圖)和圖12(圖10的BB’向視圖)，可以通過以下步驟形成接觸塞首先，在所述層間介質(zhì)層216內(nèi)形成接觸孔(圖未示出)。而后，可以金屬化所述接觸孔下的半導(dǎo)體襯底，形成金屬硅化物層225，以減小接觸塞同源漏區(qū)214之間的接觸電阻。而后，填充所述接觸孔，例如W、Cu等，形成接觸塞226。而后，還可以根據(jù)需要，進(jìn)一步形成互聯(lián)結(jié)構(gòu)等。至此形成了本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。以上對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法及實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，此外，本發(fā)明還提供了上述制造方法形成的半導(dǎo)體器件，參考圖10(俯視圖)、圖11 (圖10的AA’向視圖)和圖12 (圖10的BB’向視圖)，包括半導(dǎo)體襯底200，部分所述半導(dǎo)體襯底200具有鋸齒狀表面218 ；覆蓋鋸齒狀表面218的下部為鋸齒狀的柵極區(qū)224,所述鋸齒狀表面218的鋸齒沿著柵極區(qū)寬度的方向交替；柵極區(qū)224兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的源漏區(qū)214。其中，所述柵極區(qū)包括鋸齒狀表面上的柵介質(zhì)層以及覆蓋所述柵介質(zhì)層的柵極。所述器件還可以包括所述源漏區(qū)上的接觸塞。所述器件還可以還包括接觸塞與半導(dǎo)體襯底之間的金屬硅化物層。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi) 容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有包括偽柵區(qū)的柵極結(jié)構(gòu)以及源漏區(qū)；去除所述偽柵區(qū)，以暴露半導(dǎo)體襯底，并刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底，在暴露的半導(dǎo)體襯底上形成鋸齒狀表面，以形成底部為鋸齒狀的開口，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著偽柵區(qū)寬度的方向交替；在鋸齒狀表面上形成填滿所述開口的替代柵區(qū)，所述替代柵區(qū)的底部為鋸齒狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為單晶襯底，對(duì)不同晶向具有選擇性的刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述替代柵區(qū)的步驟包括在鋸齒狀表面上形成柵介質(zhì)層，以及覆蓋所述柵介質(zhì)層形成填滿所述開口的柵極，以形成下部為鋸齒狀的替代柵區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成替代柵區(qū)后，還包括在所述源漏區(qū)上形成接觸塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于，形成所述接觸塞的步驟包括在所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成接觸孔；金屬化所述接觸孔下的半導(dǎo)體襯底，形成金屬硅化物層；填充所述接觸孔形成接觸塞。
6.—種半導(dǎo)體器件,其特征在于,包括半導(dǎo)體襯底，部分所述半導(dǎo)體襯底具有鋸齒狀表面；覆蓋鋸齒狀表面的下部為鋸齒狀的柵極區(qū)，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著柵極區(qū)寬度的方向交替；柵極區(qū)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源漏區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述柵極區(qū)包括鋸齒狀表面上的柵介質(zhì)層以及覆蓋所述柵介質(zhì)層的柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括所述源漏區(qū)上的接觸塞。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括接觸塞與半導(dǎo)體襯底之間的金屬娃化物層。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有包括偽柵區(qū)的柵極結(jié)構(gòu)以及源漏區(qū)；去除所述偽柵區(qū)，以暴露半導(dǎo)體襯底，并刻蝕暴露的半導(dǎo)體襯底，在暴露的半導(dǎo)體襯底上形成鋸齒狀表面，以形成底部為鋸齒狀的開口，所述鋸齒狀表面的鋸齒沿著偽柵區(qū)寬度的方向交替；在鋸齒狀表面上形成填滿所述開口的替代柵區(qū)，所述替代柵區(qū)的底部為鋸齒狀。由于替代柵區(qū)形成在沿偽柵區(qū)寬度的鋸齒狀表面的半導(dǎo)體襯底上，同半導(dǎo)體襯底的接觸也為鋸齒狀的，這樣，在并未增加?xùn)艆^(qū)寬度的情況下，大大地增加了柵區(qū)的有效寬度，從而提高了器件的集成度及性能。
文檔編號(hào)H01L29/423GK103000504SQ201110270958
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者梁擎擎, 鐘匯才, 朱慧瓏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所