半导体器件的制作方法

本申请基于35usc§119要求2017年6月19日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请号10-2017-0077320的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

本发明构思的示例实施例总体上涉及半导体器件及其制造方法。更具体地，示例实施例涉及包括鳍型场效应晶体管(finfet)的半导体器件及其制造方法。

背景技术：

近来，需要包括具有良好特性的finfet的高度集成的半导体器件。当形成栅极结构时，可能在栅极结构的上表面处产生金属残留物。在栅极结构和导电图案之间可能发生电短路。结果，finfet可能无法正常工作。

技术实现要素：

根据本发明构思的示例性实施例，一种半导体器件，包括：多个有源图案，所述多个有源图案从衬底的表面突出；以及栅极结构，所述栅极结构在所述有源图案上。所述栅极结构跨越所述有源图案并且包括第一金属。所述半导体器件还包括在所述栅极结构上的封盖结构以及电介质残留物。所述电介质残留物从所述栅极结构的上表面突出，并延伸到所述封盖结构中。所述电介质残留物包含金属。

根据本发明构思的示例性实施例，一种半导体器件包括从衬底的表面突出的多个有源图案。所述半导体器件还包括覆盖所述有源图案的侧壁和上表面的绝缘中间层。绝缘中间层包括开口。所述开口沿着与所述有源图案的延伸方向交叉的方向而延伸。所述半导体器件还包括在所述开口中的栅极结构。所述栅极结构包括栅极绝缘层和栅电极。所述半导体器件还包括在所述栅极结构上的封盖结构。所述封盖结构包括彼此堆叠的封盖层和至少一个表面处理层。

根据本发明构思的示例性实施例，一种半导体器件包括从衬底的表面突出的多个有源图案。所述半导体器件还包括覆盖所述有源图案的侧壁和上表面的绝缘中间层。所述绝缘中间层包括沿着与所述有源图案的延伸方向交叉的方向而延伸的开口。所述半导体器件还包括在所述开口的下部中的栅极结构。所述栅极结构包括金属。所述半导体器件还包括在所述栅极结构上的封盖结构。所述封盖结构包括彼此堆叠的封盖层和至少一个表面处理层。所述半导体器件仍然包括从所述栅极结构的上表面突出并延伸到所述封盖结构中的电介质残留物。所述电介质残留物包括所述栅极结构中包括的金属。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的以上和其他特征将变得更显而易见，其中：

图1是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的平面图；

图2是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图；

图3a、图3b、图4a和图4b分别是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图；

图5至图14是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图；

图15是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图；

图16至图18是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图；

图19是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图；

图20是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图；以及

图21至图23是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图；

具体实施方式

下文中将参照附图更全面地描述本发明构思的示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为受限于本文所阐述的实施例。

应理解，当提及元件“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到该另一元件，或者可以存在介于中间的元件。此外，将理解的是，当元件或层被称为“在...上”时，该元件或层可以直接在上面，或者可以存在介于中间的元件或层。

图1是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的平面图。图2是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图。图3a、图3b、图4a和图4b分别是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图。

图2、图3a、图3b、图4a和图4b中的每一个包括沿着图1的线i-i’和ii-ii’截取的横截面。图3a和图3b中所示的半导体器件可以与图2中所示的半导体器件基本相同，除了封盖结构的堆叠结构之外。图4a中所示的半导体器件可以与图2中所示的半导体器件基本相同，除了第三表面处理层之外。图4b中所示的半导体器件可以与图2中所示的半导体器件基本相同，除了第三表面处理层和封盖结构的堆叠结构之外。

参考图1和图2，多个有源图案100a可以从衬底100的表面向上突出。栅极结构117a可以形成在有源图案100a上，并且可以沿着横跨有源图案100a的方向延伸。栅极结构117a可以包括金属。封盖结构129可以形成在栅极结构117a上。电介质残留物122可以从栅极结构117a的上表面向上突出，并且可以延伸到封盖结构129中。电介质残留物122可以包括金属组分。电介质残留物122可以形成在多个栅极结构117a中的一个或多个上。具有导电性的上部图案134可以形成在封盖结构129上。

衬底100可以包括例如硅、锗、硅-锗等的半导体材料或者例如gap、gaas、gasb等的iii-v族半导体化合物。在一些实施例中，衬底100可以是绝缘体上硅(soi)衬底或者绝缘体上锗(goi)衬底。

如图1所示，有源图案100a中的每一个可以沿着与衬底100的上表面基本平行的第一方向延伸。有源图案100a可以沿着与第一方向交叉的第二方向布置。在示例实施例中，第一方向和第二方向可以彼此垂直。

隔离层102可以形成在有源图案100a之间。隔离层102可以填充有源图案100a之间的沟槽的下部。隔离层102可以包括氧化物，例如氧化硅。有源区可以被定义为有源图案100a的未被隔离层102覆盖的部分。

第一绝缘中间层110可以形成在有源图案100a和隔离层102上。第一绝缘中间层110的上表面可以是基本平坦的。第一绝缘中间层110的上表面可以高于有源图案100a的上表面。因此，第一绝缘中间层110可以覆盖有源图案100a。

第一绝缘中间层110可以包括开口111。有源图案100a的侧壁和上表面可以暴露于开口111。

栅极结构117a和封盖结构129可以形成在开口111中。栅极结构117a可以沿着第二方向延伸以与多个有源图案100a交叉。

栅极结构117a可以包括栅极绝缘层114a和栅电极116a。栅极结构117a可以位于开口111的下部。例如，栅极结构117a的上表面可以低于开口111的顶部。

栅极绝缘层114a可以具有介电常数高于氮化硅的介电常数的金属氧化物。在示例实施例中，第一绝缘图案112a还可以形成在栅极绝缘层114a和有源图案100a之间。第一绝缘图案112a可以包括例如氧化硅。栅极绝缘层114a可以包括例如氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta205)、氧化锆(zr02)等。栅极绝缘层114a可以围绕栅电极116a的侧壁和底部。

栅电极116a可以包括金属或金属氮化物。栅电极116a可以包括例如铝(a1)、铜(cu)、钽(ta)、钛(ti)、氮化铝(aln)、氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等。

在一些示例实施例中，还可以在栅极绝缘层114a的表面上形成阈值电压控制层。例如，可以在栅极绝缘层114a和栅电极116a之间形成阈值电压控制层。阈值电压控制层可以控制晶体管的阈值电压。在示例实施例中，阈值电压控制层可以包括金属、金属氮化物或金属合金，例如钛(ti)、氮化钛(tin)、氮化钛铝(tialn)、氮化钽(tan)、氮化钽铝(taaln)、碳化钽铝(taalc)等。

封盖结构129可以形成在栅电极116a的上表面上。在示例实施例中，封盖结构129的侧壁可以接触栅极绝缘层114a。

封盖结构129可以包括封盖层图案126以及表面处理层124和128中的至少一个。例如，如图2所示，封盖结构129可以包括表面处理层124和128。封盖层图案126可以包括氮化物，例如氮化硅。表面处理层124和128中的至少一个可以形成在用于使金属残留物变为电介质残留物的一个或多个表面处理工艺期间暴露出的层的表面上。根据表面处理工艺的数量和基底层的材料等，可以改变表面处理层的位置和表面处理层的材料。

在示例实施例中，封盖结构129可以具有堆叠结构，该堆叠结构具有包括氮化硅的封盖层图案126以及在封盖层图案126的表面上形成的包括氮氧化硅的表面处理层124和128中的至少一个。封盖层图案126可以直接接触表面处理层124和128中的一个或多个。

在示例实施例中，如图2所示，封盖结构129可以包括顺序地堆叠在栅电极116a的上表面上的第一表面处理层124、封盖层图案126和第二表面处理层128。

第一表面处理层124可以通过对栅电极116a的表面处理而形成。因此，第一表面处理层124可以包括栅电极116a中包括的金属。在示例实施例中，第一表面处理层124可以包括金属氧化物(在栅电极116a中包括该金属的情况下)、金属氮化物(在栅电极116a中包括该金属的情况下)或者金属氮氧化物(在栅电极116a中包括该金属的情况下)。

封盖层图案126可以填充栅电极116a上方的凹部。在示例实施例中，封盖层图案126的上表面可以与第一绝缘中间层110的上表面基本共面。

第二表面处理层128可以形成在封盖层图案126和第一绝缘中间层110上。第二表面处理层128可以通过对封盖层图案126和第一绝缘中间层110的表面处理而形成。在一个示例中，第二表面处理层128的形成在封盖层图案126上的部分可以包括与第二表面处理层128的形成在第一绝缘中间层110上的部分的材料不同的材料。而且，第二表面处理层128可以包括与第一表面处理层124的材料不同的材料。例如，第二表面处理层128的形成在封盖层图案126上的部分可以包括氮氧化硅、富含氮的氮化硅等。第二表面处理层128的形成在第一绝缘中间层110上的部分可以包括富含氧的氧化硅或包含少量氮的氧化硅。在一些示例实施例中，第二表面处理层128可以选择性地形成在封盖层图案126上。

在一些示例实施例中，如图3a所示，封盖结构129可以包括顺序地堆叠在栅电极116a的上表面上的第一表面处理层124和封盖层图案126。例如，第二表面处理层128可以不形成在封盖层图案126上。

在一些示例实施例中，如图3b所示，封盖结构129可以包括顺序地堆叠在栅电极116a的上表面上的封盖层图案126和第二表面处理层128。例如，第一表面处理层124可以不形成在栅电极116a上。

第二绝缘中间层130可以形成在封盖结构129上。第二绝缘中间层130可以覆盖第一绝缘中间层110。第二绝缘中间层130可以包括例如氧化硅。

在示例实施例中，第三表面处理层132可以形成在第二绝缘中间层130上。第三表面处理层132可以通过对第二绝缘中间层130的表面处理而形成。第三表面处理层132可以包括富含氧的氧化硅或包含少量氮的氧化硅。

在一些示例实施例中，如图4a和图4b所示，第三表面处理层可以不形成在第二绝缘中间层130上。如图4a所示，封盖结构129可以包括第一表面处理层124、封盖层图案126和第二表面处理层128。在另一实施例中，如图4b所示，封盖结构129可以包括第一表面处理层124和封盖层图案126，而不包括第二表面处理层128。

上部图案134可以形成在第三表面处理层132上。

上部图案134可以包括金属、金属氮化物或金属硅化物。在示例实施例中，上部图案134可以用作电阻器。在一些示例实施例中，上部图案134可以用作导电图案。上部图案134可以不与栅电极116a电连接。当上部图案134用作电阻器时，上部图案134可以包括例如钨、硅化钨、氮化钨等。

电介质残留物122可以从栅极结构117a的上表面突出到封盖结构129中。

电介质残留物122可以通过对由栅极结构117a产生的金属残留物118进行的表面处理而形成。因此，电介质残留物122可以包括栅极结构117a中包括的金属。另一方面，金属残留物可以在多个栅极结构117a中的一些的上表面处产生，使得电介质残留物122可以在多个栅极结构117a中的一些的上表面上形成。例如，电介质残留物122可以不形成在不具有金属残留物的栅极结构117a的上表面上。

在示例实施例中，电介质残留物122可以包括栅极结构117a中包括的金属的氧化物、栅极结构117a中包括的金属的氮化物或者栅极结构117a中包括的金属的氮氧化物。

在示例实施例中，电介质残留物122可以穿过封盖结构129和第二绝缘中间层130从栅极结构117a的上表面延伸到上部图案134。例如，栅极结构117a和上部图案134可以通过电介质残留物122而彼此连接。然而，电介质残留物122可以具有绝缘性质，使得栅极结构117a和上部图案134可以不彼此电连接。

如上所述，可以防止在栅极结构117a和上部图案134之间形成具有导电性的金属残留物，并且可以在栅极结构117a和上部图案134之间形成具有绝缘性质的电介质残留物。因此，由于金属残留物引起的栅极结构117a与上部图案134之间的电短路可以不会发生。

图5至图14是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图。

参考图5，衬底100的上部可以被部分蚀刻以形成沟槽101。当沟槽101形成在衬底100上时，可以在衬底100上形成多个有源图案100a。多个有源图案100a可以沿着第一方向延伸。隔离层102可以形成为填充沟槽101的下部。

衬底100可以包括单晶半导体材料，并且可以由衬底100形成的有源图案100a可以具有单一结晶度。

在示例实施例中，可以通过以下操作来形成隔离层102：在衬底100上形成绝缘层以充分填充沟槽101；平坦化绝缘层直到有源图案100a的上表面可以暴露出来；以及去除绝缘层的上部以暴露出有源图案100a的上侧壁。绝缘层可以由氧化物形成，例如氧化硅。

在示例实施例中，隔离层102可以形成为具有多层结构。例如，可以通过以下操作来形成隔离层102：在沟槽101的内壁上共形地形成绝缘衬里；以及在绝缘衬里上形成绝缘图案以部分地填充沟槽101。绝缘衬里可以包括例如氧化硅、氮化硅等

参考图6，虚设栅极结构109可以形成在有源图案100a和隔离层102上。虚设栅极结构109可以包括顺序地堆叠的虚设栅极绝缘图案104、虚设栅电极106和硬掩模108。

在示例实施例中，虚设栅极绝缘层可以共形地形成在有源图案100a和隔离层102上。虚设栅极绝缘层可以由例如氧化硅形成。在示例实施例中，虚设栅极绝缘层可以通过热氧化工艺、化学气相沉积(cvd)工艺或原子层沉积(ald)工艺形成。虚设栅电极层可以形成在虚设栅极绝缘层上。虚设栅电极层可以形成为充分填充沟槽101。虚设栅电极层的上表面可以高于每个有源图案100a的上表面。虚设栅电极层可以由例如多晶硅形成。虚设栅电极层可以通过cvd工艺或ald工艺形成。硬掩模108可以形成在虚设栅电极层上，并且可以使用硬掩模108作为蚀刻掩模来图案化虚设栅电极层和虚设栅极绝缘层，以形成虚设栅极结构109。

虚设栅极结构109可以延伸以与有源图案100a交叉。在示例实施例中，当沿着图1中所示的方向观察时，虚设栅极结构109可以沿着第二方向延伸。多个虚设栅极结构109可以在第一方向上彼此间隔开。

参考图7，第一绝缘中间层110可以形成为填充虚设栅极结构109之间的间隙。第一绝缘中间层110可以被平坦化直到虚设栅极结构109的上表面可以暴露出来。虚设栅极结构109可以被各向同性地蚀刻以形成开口111。有源图案100a的上表面和上侧壁可以被开口111暴露出来。在一个实施例中，开口111可以沿着第二方向延伸。

可以通过化学机械抛光(cmp)工艺和/或回蚀工艺来执行平坦化工艺。第一绝缘中间层110可以由例如氧化硅形成。第一绝缘中间层110可以通过cvd工艺、然后ald工艺或旋涂玻璃(sog)工艺等形成

参考图8，初步栅极结构117可以形成在第一绝缘中间层110上以填充开口111。

具体地，第一绝缘层112可以共形地形成在开口111的内壁和第一绝缘中间层110的表面上。第一绝缘层112可以由例如氧化硅形成。第一绝缘层112可以通过cvd工艺、ald工艺或热氧化工艺来形成。当通过热氧化工艺形成第一绝缘层112时，第一绝缘层112可以形成在有源图案100a的暴露出的表面上。初步栅极绝缘层114可以共形地形成在第一绝缘层112上。初步栅电极层116可以形成在初步栅极绝缘层114上，以充分填充开口111。

初步栅极绝缘层114可以由金属氧化物形成，例如氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、氧化锆(zro2)等等。初步栅极绝缘层114可以通过cvd工艺或ald工艺形成。

初步栅电极层116可以由金属或金属氮化物形成，例如铝(al)、铜(cu)、钽(ta)、钛(ti)、氮化铝、氮化钽等等。初步栅电极层116可以通过cvd工艺、ald工艺或物理气相沉积(pvd)工艺形成。

参考图9，初步栅极结构117的上部可以被部分地去除以在开口111的下部中形成栅极结构117a。栅极结构117a可以包括顺序地堆叠的第一绝缘图案112a、栅极绝缘层114a和栅电极116a。金属残留物118可以形成在多个栅极结构117a中的一个或多个上。凹部120可以形成在栅极结构117a上方。

在示例实施例中，初步栅极结构117可以被平坦化直到第一绝缘中间层110的上表面可以暴露出来。因此，在平坦化工艺之后，初步栅极结构117可以仅保留在开口111中。在示例实施例中，平坦化工艺可以通过化学机械抛光(cmp)工艺和/或回蚀工艺来执行。第一绝缘层112、初步栅极绝缘层114和初步栅电极层116的在开口111的上部处的部分可以被部分地蚀刻以形成栅极结构117a。栅极结构117a可以包括顺序地堆叠的第一绝缘图案112a、栅极绝缘层114a和栅电极116a。然后，栅极结构117a的上表面可以低于围绕栅极结构117a的第一绝缘中间层110的上表面。因此，凹部120可以形成在栅极结构117a上方。例如，可以通过回蚀工艺来执行对第一绝缘层112、初步栅极绝缘层114和初步栅电极层116的部分蚀刻。回蚀工艺可以包括各向异性蚀刻工艺。

然而，当初步栅极结构117被蚀刻时，从初步栅极结构117去除的金属或者蚀刻工艺中的反应物可能不会被排出。因此，金属残留物118可能在栅极结构117a中的一个或多个上产生。金属残留物118可以由初步栅极结构117中包括的金属形成，使得金属残留物118可以包括初步栅极结构117中包括的金属组分。例如，金属残留物118可以具有初步栅极绝缘层114和/或初步栅电极层116中包括的金属组分。因此，金属残留物118可以具有传导性。例如，金属残留物118可以具有导电性。

金属残留物118可以从栅极结构117a中的一个或多个的上表面不规则地突出。金属残留物118可以强有力地接触栅极结构117a，并且因此在随后的蚀刻工艺期间可能不容易去除该金属残留物118。在具有导电性的情况下，金属残留物118可能会引起电短路。

参考图10，可以在栅极结构117a上执行第一表面处理，使得栅极结构117a上的金属残留物118可以转变为电介质材料。因此，第一表面处理层124可以形成在栅极结构117a上，并且金属残留物118可以转变为电介质残留物122。

第一表面处理可以包括可以使金属残留物118变为电介质残留物122的各种处理工艺。金属残留物118中包括的金属，例如栅极结构117a中包括的金属可以通过第一表面处理而变成绝缘材料。例如，栅电极116a和栅极绝缘层114a中包括的一种或多种金属可以通过第一表面处理而变成绝缘材料。因此，取决于栅极结构117a中包括的金属，可以不同地执行第一表面处理。

在示例实施例中，第一表面处理可以包括例如使用氧和氮的氧化工艺、氮化工艺或氮氧化工艺。在示例实施例中，第一表面处理可以包括使用o2、n2、n2o或nh3的等离子体处理。在一些示例实施例中，第一表面处理可以包括沉积工艺。例如，第一表面处理可以包括用于形成氧化物层、氮化物层或氮氧化物层的ald工艺。在ald工艺中，金属残留物118可以与用于沉积的源气体反应而形成电介质残留物122。

第一表面处理层124中包括的材料可以根据第一表面处理的条件和暴露出的栅极结构117a的材料而改变。例如，第一表面处理层124可以包括暴露出的栅极结构117a的材料的氧化物、其氮化物或其氮氧化物。

当栅电极116a包括例如钛并且栅极绝缘层114a包括例如氧化铝时，第一表面处理可以包括其中可以使钛和铝转变为绝缘体的氧化工艺。然而，钛可以通过氮化工艺转变为具有导电性的氮化钛，并且氮化工艺可能不适合作为第一表面处理。替代地，包括具有绝缘性质的氧化钛和/或氧化铝的第一表面处理层124可以通过第一表面处理形成在栅电极116a上。

电介质残留物122可以包括金属残留物118中包括的金属。金属残留物118可以包括栅极结构117a中包括的金属。例如，电介质残留物122可以是金属残留物的氧化物、其氮化物或其氮氧化物。

参考图11，可以在第一表面处理层124上形成封盖绝缘层以填充凹部120。封盖绝缘层可以被平坦化直到第一绝缘中间层110的上表面可以暴露出来，以在第一表面处理层124上形成封盖层图案126。

封盖绝缘层可以包括氮化物，例如氮化硅。封盖绝缘层可以通过cvd工艺或ald工艺形成。平坦化工艺可以包括cmp工艺和/或回蚀工艺。

在示例实施例中，电介质残留物122可以不在形成封盖层图案126期间被去除。在示例实施例中，在形成封盖层图案126之后，电介质残留物122中的一个或多个可以具有绝缘性质。然而，其他电介质残留物122可以被还原成金属，并且电介质残留物122的还原部分可以具有导电性。

参考图12，可以在封盖层图案126和第一绝缘中间层110上执行第二表面处理，使得电介质残留物122的还原部分可以转变为电介质材料。因此，第二表面处理层128可以形成在封盖层图案126和第一绝缘中间层110上。

在示例实施例中，第二表面处理可以包括例如使用氧和氮的氧化工艺、氮化工艺或氮氧化工艺。因此，第二表面处理层128可以包括氮氧化硅、富含氮的氮化硅等。在示例实施例中，第二表面处理可以包括等离子体处理。在一些示例实施例中，第二表面处理可以包括沉积工艺。

当封盖层图案126包括氮化硅并且第二表面处理是氧化工艺时，可以在封盖层图案126上形成包括氮氧化硅的第二表面处理层128。

在一些示例实施例中，在第二表面处理工艺期间，仅封盖层图案126的上表面可以发生反应，使得可以不在第一绝缘中间层110上形成第二表面处理层128。

可以进一步执行第二表面处理以维持电介质残留物122的绝缘性质。在一些示例实施例中，可以不执行第二表面处理。例如，可以不在封盖层图案126上形成第二表面处理层128。之后，可以执行后续处理以形成图3a中所示的半导体器件。

在一些示例实施例中，可以不执行第一表面处理，并且可以在栅极结构117a上形成封盖层图案126。可以在封盖层图案126上执行第二表面处理，使得可以在封盖层图案126上形成第二表面处理层128。之后，执行后续处理以形成图3b中所示的半导体器件。

如上所述，封盖层图案126以及表面处理层124和128中的至少一个可以形成在栅极结构117a上。包括封盖层图案126以及表面处理层124和128中的至少一个的堆叠结构可以用作封盖结构129。

参考图13，第二绝缘中间层130可以形成在第二表面处理层128上。可以在第二绝缘中间层130的表面上执行第三表面处理，以形成第三表面处理层132。

在示例实施例中，第二绝缘中间层130可以由例如氧化硅形成。第二绝缘中间层130可以通过cvd工艺、旋涂工艺或ald工艺形成。

在示例实施例中，第三表面处理可以包括例如使用氧和氮的氧化工艺、氮化工艺或氮氧化工艺。在示例实施例中，第三表面处理可以包括等离子体处理。在一些示例实施例中，第三表面处理可以包括沉积工艺。因此，第三表面处理层132可以包括富含氧的氧化硅或氮氧化硅。

在形成第二绝缘中间层130期间，电介质残留物122的一部分可以保持绝缘性质。然而，电介质残留物122的一部分可以被还原成具有导电性的金属。被还原的金属可以通过第三表面处理转变为电介质材料，并且电介质残留物122可以具有绝缘性质。

如上所述，可以执行第一、第二和第三处理以使金属残留物118转变为电介质残留物122。

在示例实施例中，在形成栅极结构之后，可以在执行后续工艺之前和/或之后执行表面处理，使得电介质残留物122可以具有绝缘性质。在一些示例实施例中，可以执行第一、第二和第三表面处理中的至少一个以简化工艺。如果不执行表面处理，则可以不通过表面处理来形成表面处理层。

在示例实施例中，可以执行第一和第二表面处理，并且可以不执行第三表面处理。在这种情况下，可以形成第一表面处理层124和第二表面处理层128，并且可以不形成第三表面处理层，如图4a所示。在一些示例实施例中，可以执行第一表面处理，并且可以不执行第二和第三表面处理。在这种情况下，可以形成第一表面处理层124，并且可以不形成第二和第三表面处理层，如图4b所示。在一些示例实施例中，可以执行第二表面处理，并且可以不执行第一和第三表面处理。在这种情况下，可以形成第二表面处理层128，并且可以不形成第一和第三表面处理层。

参考图14，可以在第三表面处理层132上形成具有导电性的上部图案134。在示例实施例中，上部图案134可以包括电阻性金属。

在示例实施例中，具有导电性的上层可以形成在第三表面处理层132上。上层可以被图案化以形成上部图案134。上部图案134的下表面的一部分可以与栅极结构117a的上表面交叠。

在示例实施例中，上部图案134中包括的电阻性金属可以包括例如钨、氮化钨等。

在示例实施例中，电介质残留物122可以形成在上部图案134和栅极结构117a之间。在示例实施例中，电介质残留物122可以穿过封盖结构129从栅极结构117a的上表面延伸到上部图案134的下部。然而，电介质残留物122可以具有绝缘性质，使得栅极结构117a和上部图案134可以不彼此电连接。因此，可以不发生由于电介质残留物122引起的电操作故障。

如上所述，具有导电性的金属残留物可以不形成在栅极结构117a和上部图案134之间，并且具有绝缘性质的电介质残留物122可以形成在栅极结构117a和上部图案134之间。栅极结构117a上的封盖结构129可以包括至少一个表面处理层。

图15是示出了根据示例实施例的半导体器件的横截面图。

图15中所示的半导体器件可以与图2中所示的半导体器件基本相同，除了封盖结构的堆叠结构之外。在下文中，主要描述封盖结构。

参考图15，封盖结构161可以形成在栅电极116a的上表面上。封盖结构161可以填充凹部。封盖结构161可以具有包括封盖衬里层154、第一表面处理层156、封盖层图案158和第二表面处理层160的堆叠结构。

封盖衬里层154和第一表面处理层156可以共形地形成在凹部的内壁上。在示例实施例中，封盖衬里层154可以形成在栅电极116a和栅极绝缘层114a的上表面上。

在示例实施例中，封盖衬里层154可以包括例如氮化硅。第一表面处理层156可以通过对封盖衬里层154的表面处理而形成。第一表面处理层156可以包括例如氮氧化硅、富含氮的氮化硅等。

封盖层图案158可以填充凹部。封盖层图案158可以包括氮化硅。

第二表面处理层160可以形成在封盖层图案158和第一绝缘中间层110上。在一些示例实施例中，可以不形成第二表面处理层160。

图16至图18是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图。

参考图16，可以执行与参考图5至图9所示的工艺基本相同或类似的工艺。封盖衬里层154可以形成在被凹部暴露出来的栅极绝缘层114a、栅电极116a和第一绝缘中间层110上。封盖衬里层154可以由例如氮化硅形成。封盖衬里层154可以通过cvd工艺或ald工艺形成。

参考图17，可以在栅极结构117a上执行第一表面处理，使得栅极结构117a上的金属残留物118可以转变为具有绝缘性质的材料。第一表面处理层156可以形成在封盖衬里层154上，并且金属残留物118可以转变为电介质残留物122。

参考图17的第一表面处理可以与参考图10所示的第一表面处理基本相同或相似。第一表面处理层156可以形成在封盖衬里层154上，并且通过第一表面处理，封盖衬里层154可以包括例如氮化硅。第一表面处理层156可以包括例如封盖衬里层154中包括的氧化物、氮化物或氮氧化物。在示例实施例中，第一表面处理层156可以包括例如氮氧化硅、富含氮的氮化硅等。

参考图18，封盖绝缘层可以形成在第一表面处理层156上以填充凹部120。封盖绝缘层、第一表面处理层156和封盖衬里层154可以被平坦化，直到第一绝缘中间层110的上表面可以暴露出来。因此，可以去除第一绝缘中间层110上的封盖衬里层154和第一表面处理层156。封盖层图案158可以形成在第一表面处理层156上。该平坦化工艺可以与参考图11所示的平坦化工艺基本相同或相似。

然后，可以执行与参考图12至图14所示的工艺基本相同或相似的工艺，以形成图15中所示的半导体器件。

图19是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图。

图19中所示的半导体器件可以与图15中所示的半导体器件基本相同，除了封盖结构161a的堆叠结构之外。在下文中，主要描述封盖结构。

参考图19，封盖结构161a可以具有包括下表面处理层152、封盖衬里层154、第一表面处理层156、封盖层图案158和第二表面处理层160的堆叠结构。例如，除了图15中所示的封盖结构之外，封盖结构161a可以包括下表面处理层152。

下表面处理层152可以通过对栅电极116a的上表面的表面处理而形成。因此，下表面处理层152可以包括栅电极116a中包括的金属。在示例实施例中，下表面处理层152可以包括栅电极116a中包括的金属的氧化物，栅电极116a中包括的金属的氮化物或者栅电极116a中包括的金属的氮氧化物。

除了进一步在栅电极116a上形成下表面处理层152之外，制造图19中所示的半导体器件的方法可以与制造图15中所示的半导体器件的方法基本相同或相似。

例如，可以执行参考图5至图9所示的工艺以形成栅极结构117a，并且可以通过参考图10所示的工艺在栅极结构117a上形成下表面处理层152。在形成下表面处理层152期间，金属残留物可以转变为电介质残留物122。可以执行参考图16至图18所示的工艺以形成图19中所示的半导体器件。

图20是示出了根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的横截面图。

图20中所示的半导体器件可以与图2中所示的半导体器件基本相同，除了封盖结构162的堆叠结构之外。在下文中，主要描述封盖结构。

参考图20，封盖结构162可以形成在栅电极116a的上表面上。封盖结构162可以填充凹部。封盖结构162可以包括彼此交替并重复地堆叠的封盖衬里层和下表面处理层。在示例实施例中，封盖结构162可以具有第一封盖衬里层154a、第一下表面处理层156a、第二封盖衬里层154b、第二下表面处理层156b和第三封盖衬里层154c。

第一到第三封盖衬里层154a、154b和154c以及第一下表面处理层156a和第二下表面处理层156b可以共形地形成在第一绝缘中间层110中的凹部的内壁上。

在示例实施例中，第一至第三封盖衬里层154a、154b和154c可以包括氮化硅。第一下表面处理层156a和第二下表面处理层156b可以分别通过对其下方的封盖衬里层的表面处理而形成。因此，第一下表面处理层156a和第二下表面处理层156b可以包括氮氧化硅或富含氮的氮化硅。

图21至图23是示出了根据本发明构思的示例实施例的制造半导体器件的方法的各个阶段的横截面图。

参考图21，可以执行参考图5至图9所示的工艺以形成栅极结构。第一封盖衬里层154a可以形成在被凹部暴露出来的栅极绝缘层114a和栅电极116a上。第一封盖衬里层154a可以包括例如氮化硅。第一封盖衬里层154a可以通过cvd工艺或ald工艺形成。

可以在栅极结构117a上执行第一表面处理，使得栅极结构117a上的金属残留物可以转变为具有绝缘性质的材料。因此，第一下表面处理层156a可以形成在封盖衬里层154a上，并且金属残余物可以转变为电介质残留物122。第一表面处理可以与参考图10所示的第一表面处理基本相同或相似。

参考图22，第二封盖衬里层154b可以形成在第一下表面处理层156a上。可以在第二封盖衬里层154b上执行第二表面处理以形成第二下表面处理层156b。第三封盖衬里层154c可以形成在第二下表面处理层156b上。在示例实施例中，第三封盖衬里层154c可以填充凹部。

在一些示例实施例中，封盖衬里层和表面衬里层可以交替并且重复地形成在彼此上，直到可以完全填充凹部。

参考图23，第一至第三封盖衬里层154a、154b和154c以及第一下表面处理层156a和第二下表面处理层156b的上表面可以被平坦化，直到第一绝缘中间层110的上表面可以暴露出来。因此，可以去除第一绝缘中间层110上的第一下表面处理层156a和第二下表面处理层156b以及第一至第三封盖衬里层154a、154b和154c，并且可以形成包括交替地并且重复地彼此堆叠的封盖衬里层154a、154b和154c以及下表面处理层156a和156b的封盖结构。平坦化工艺可以包括cmp工艺和/或回蚀工艺。

可以执行参考图12至图14所示的工艺以形成图20中所示的半导体器件。

根据示例实施例的半导体器件可以用在包括finfet的存储器器件或逻辑器件中。

前述内容是对示例实施例的说明，而不应被解释为对其的限制。虽然已经描述了一些示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在不实质上脱离本发明构思的新颖教义和优点的前提下，可以在示例实施例中进行多种修改。因此，所有这种修改旨在被包括在如权利要求中限定的本发明构思的范围内。在权利要求中，装置加功能条款旨在包含在执行所述功能时本文所述的结构，并且不仅包括结构等同物还包括等同结构。因此，将理解到，前述是对各种示例实施例的说明，而不应被解释成限制为所公开的具体示例实施例，并且对所公开的示例实施例的修改以及其他示例实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。