一种半导体器件及其制备方法、电子装置与流程

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子装置。

背景技术：

随着集成电路技术的持续发展，芯片上将集成更多器件，芯片也将具有更快的速度。在这些要求的推进下，器件的几何尺寸将不断缩小，在芯片的制造工艺中不断采用新材料、新技术和新的制造工艺。目前半导体器件的制备工艺逐渐成熟。

在半导体器件制备过程中通常需要使用接触孔104进行电连接，在接触孔的制备过程中，如图2所示，通常先蚀刻衬底101上的介电层102、粘结胶层103以形成接触孔开口，然后在所述接触孔开口中填充导电材料并进行平坦化，以形成接触孔104；在平坦化的过程中通常是首先平坦化所述导电材料，例如w，然后在平坦化所述粘结胶层103，最后至所述介电层102以形成接触孔，如图1a-1b所示。

目前所述方法会引起内联缺陷，特别是当所述介电层由peox变为高深宽比工艺(highaspectratioprocess，harp)氧化物以后，所述内联缺陷变的更加严重，由于所述harp氧化物没有进行退火，其更加柔软，因此在harp氧化物表面形成大量细微划痕，成为影响器件良率的主要因素，使器件良率大大降低。

其中，在导电材料材料的表面会形成一些副产物以及在表面形成一些w微粒的痕迹，引起所述harp氧化物表面形成大量细微划痕。

随着半导体器件尺寸的不断缩小，半导体器件的稳定性成为影响器件性能的重要因素，目前通过上述方法制备得到的接触孔通常会发生连接不稳定的情况，影响了半导体器件的性能和良率。

因此需要对目前所述接触孔的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介电层，所述介电层中形成有接触孔；

形成填充所述接触孔的导电材料；

执行氧化步骤，以氧化在形成所述导电材料的过程中所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物，形成容易去除的氧化物，其中，所述氧化步骤选用氧化剂和催化剂对所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物进行氧化，同时添加抑制剂，以防止所述接触孔开口中的所述导电材料的氧化；

对形成的所述容易去除的氧化物进行平坦化并清洗，以去除所述容易去除的氧化物。

可选地，形成填充所述接触孔的导电材料的同时在所述介电层的表面上也形成有所述导电材料，并对所述导电材料进行平坦化，以去除所述介电层的表面上的所述导电材料。

可选地，在所述介电层和所述导电材料之间还形成有粘结胶层。

可选地，在所述导电材料平坦化之后，所述方法还进一步包括对所述粘结胶层进行平坦化的步骤。

可选地，所述方法还进一步包括：

对所述介电层进行平坦化，以得到平滑的表面。

可选地，所述介电层为高深宽比工艺氧化物，所述导电材料选用金属钨。

可选地，对所述氧化物进行低压平坦化和高压清洗，以去除所述氧化物。

可选地，选用去离子水进行所述清洗。

本发明还提供了一种基于上述的方法制备得到的半导体器件。

本发明还提供了一种电子装置，包括上述的半导体器件。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中通过对接触孔制备过程中金属层(例如w)平坦化后的副产物以及金属颗粒的残留进行氧化、清洗去除，得到了更好的表面特性，防止了所述介电层，例如harp氧化物表面形成大量细微划痕，通过所述改进进一步提高了所述半导体器件的良率和性能，而且所述方法简单易行，应用范围广。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1a-1b为现有技术中所述半导体器件的制备过程示意图；

图2为现有技术中所述半导体器件的制备的工艺流程图；

图3为本发明一具体地实施中所述半导体器件的制备的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、 区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

本发明中为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，下面结合附图对本发明的一具体地实施方式做进一步的说明，其中图3为本发明一具体地实施中所述半导体器件的制备的工艺流程图。

执行步骤201，提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有介电层，在所述介电层的接触孔开口中填充有导电材料，在所述介电层的表面上也形成有所述导电材料。

具体地，首先，提供半导体衬底，所述半导体衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi) 等。

此外，半导体衬底上可以被定义有源区。在该有源区上还可以包含有其他的有源器件，为了方便，在所示图形中并没有标示。

然后在所述衬底上形成浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离的形成方法可以选用现有技术中常用的方法，例如首先，在半导体衬底上依次形成第一氧化物层和第一氮化物层。接着，执行干法刻蚀工艺，依次对第一氮化物层、第一氧化物层和半导体衬底进行刻蚀以形成沟槽。具体地，可以在第一氮化物层上形成具有图案的光刻胶层，以该光刻胶层为掩膜对第一氮化物层进行干法刻蚀，以将图案转移至第一氮化物层，并以光刻胶层和第一氮化物层为掩膜对第一氧化物层和半导体衬底进行刻蚀，以形成沟槽。当然还可以采用其它方法来形成沟槽，由于该工艺以为本领域所熟知，因此不再做进一步描述。

然后，在沟槽内填充浅沟槽隔离材料，以形成浅沟槽隔离结构。具体地，可以在第一氮化物层上和沟槽内形成浅沟槽隔离材料，所述浅沟槽隔离材料可以为氧化硅、氮氧化硅和/或其它现有的低介电常数材料；执行化学机械研磨工艺并停止在第一氮化物层上，以形成具有浅沟槽隔离结构。

接着，在所述半导体衬底上形成栅极结构。

具体地，在所述半导体衬底上依次沉积氧化物绝缘层、栅极材料层，然后对所述的氧化物绝缘层、栅极材料层进行刻蚀得到栅极结构。其中，所述氧化物绝缘层可选为二氧化硅，其形成方法可以为沉积二氧化硅材料层或者高温氧化所述半导体衬底来形成绝缘层，所述栅极材料层可包括多晶硅层、金属层、导电性金属氮化物层、导电性金属氧化物层和金属硅化物层中的一种或多种，其中，金属层的构成材料可以是钨(w)、镍(ni)或钛(ti)；导电性金属氮化物层可包括氮化钛(tin)层；导电性金属氧化物层可包括氧化铱(iro2)层；金属硅化物层可包括硅化钛(tisi)层。

可选地，所述方法还进一步包括在所述栅极两侧形成偏移侧墙(offsetspacer)。所述偏移侧墙的材料例如是氮化硅，氧化硅或者氮氧化硅等绝缘材料。随着器件尺寸的进一步变小，器件的沟道长度越来越小，源漏极的粒子注入深度也越来越小，偏移侧墙的作用在于以提高形成的晶体管的沟道长度，减小短沟道效应和由于短沟道效应引起的热载流子效应。在栅极结构两侧形成偏移侧墙的工艺例如化学气相沉积，本实施例中，所述偏移侧墙的厚度可以小到80埃。

在所述栅极结构的偏移侧壁上形成间隙壁。具体地，在所形成的偏移侧墙上形成间隙壁(spacer)，所述间隙壁可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中一种或者它们组合构成。作为本实施例的一个优化实施方式，所述间隙壁为氧化硅、氮化硅共同组成，具体工艺为：在半导体衬底上形成第一氧化硅层、第一氮化硅层以及第二氧化硅层，然后采用蚀刻方法形成间隙壁。

在栅极的每个侧壁上形成间隙壁，包括氮化物、氧氮化物或它们的组合，是通过沉积和刻蚀形成的。间隙壁结构可以具有不同的厚度，但从底表面开始测量，间隙壁结构的厚度通常为10到30nm。需要说明的是，间隙壁是可选的而非必需的，其主要用于在后续进行蚀刻或离子注入时保护栅极结构的侧壁不受损伤。

沉积介电层，以覆盖所述半导体衬底。

可选地，在所述介电层的上方还可以形成粘结胶层。

具体地，在该步骤中，所述介电层可以选用本领域常用的材料，并不局限于某一种。

在本发明中所述介电层选用高深宽比工艺(highaspectratioprocess，harp)氧化物。

图案化所述介电层，以形成接触孔开口。具体地，例如图案化所述介电层，以在所述源漏、栅极结构、上形成接触孔开口，以露出源漏、栅极结构等。

其中，在该步骤中选用干法蚀刻以形成所述接触孔。

然后选用导电材料填充所述接触孔开口，以形成接触孔，其中所述导电材料还形成于所述介电层，或所述粘结胶层上。

其中，所述导电材料可以选用本领域常用的材料，并不局限于某一种。在本发明中所述导电材料选用钨。

执行步骤202，对所述粘结胶层上的所述导电材料进行平坦化，以去除所述粘结胶层的表面上的所述导电材料。

具体地，在该步骤中所述平坦化可以选用化学机械平坦化或者抛光等常用的平坦化方式并不局限于某一种，可以根据需要进行选择。

在该步骤中抛光所述导电材料至所述粘结胶层，以所述粘结胶层为停止层。

执行步骤203，对所述粘结胶层进行平坦化至所述介电层。

具体地，在该步骤中所述平坦化可以选用化学机械平坦化或者抛光等常用的平坦化方式并不局限于某一种，可以根据需要进行选择。

在该步骤中抛光所述粘结胶层至所述介电层，以所述介电层作为抛光停止层。

执行步骤204，执行氧化步骤，以氧化所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物，形成容易去除的氧化物。

具体地，在该步骤中为了完全清除所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物，首先将所述残留的导电材料颗粒和/或副产物变为更加容易去除的物质，例如可以通过氧化，形成容易去除的氧化物。

在氧化的步骤中通过添加氧化剂和催化剂对所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物进行氧化，同时增加氧化时间，以充分的对所述导电材料颗粒和/或副产物进行氧化，使所述导电材料颗粒和/或副产物去除更加彻底。

其中，在该步骤中所述催化剂可以选用强酸性带有氧化性的物质，例如包含硝酸根的物质，更具体地，例如可以选用硝酸铁作为氧化催化剂；此外还可以选用双氧水。

其中所述氧化剂可以为纯氧或者含氧的气氛，或者其他类型的氧化剂，并不局限于某一种。例如可以选用双氧水，或者一些有氧化性的气体和酸性物质一起通入。

可选地，在添加氧化剂和催化剂的同时还可以进一步添加抑制剂，可以选用常规的抑制剂，并不局限于某一种，以防止对所述接触孔开口中的所述导电材料氧化。例如所述抑制剂可以选用一些有机物，例如有苯环的物质，可以在物质表面形成保护层，或者强碱性物质，在金属表面形成钝化层。

执行步骤205，对形成的所述氧化物进行平坦化并清洗，以去除所述氧化物。

具体地，在该步骤中对氧化后的导电材料颗粒和/或副产物进行抛光和清洗，以完全去除所述导电材料颗粒和/或副产物。

其中，对所述氧化物进行低压抛光和高压清洗，以去除所述氧化物，同时防止对所述介电层造成损坏。其中，所述低压抛光中低压是指压力小于1.5psi，所述高压清洗中的高压是指压力大于2.5psi。

可选地，在该步骤中，选用去离子水进行所述清洗。

可选地，在该步骤中，选用ldf进行所述抛光。

执行步骤206，对所述介电层进行平坦化，以得到平滑的表面。

具体地，在该步骤中所述平坦化可以选用化学机械平坦化或抛光等常用的平坦化方式并不局限于某一种，可以根据需要进行选择。

至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制造方法的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制造方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，在所述方法中通过对接触孔制备过程中金属层(例如w)平坦化后的副产物以及金属颗粒的残留进行氧化、清洗去除，得到了更好的表面特性，防止了所述介电层，例如harp氧化物表面形成大量细微划痕，通过所述改进进一步提高了所述半导体器件的良率和性能，而且所述方法简单易行，应用范围广。

参照图3，其中示出了本发明制备所述半导体器件的工艺流程图，用于简要示出整个制造工艺的流程，包括：

步骤s1：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介电层，所述介电层中形成有接触孔；

步骤s2：形成填充所述接触孔的导电材料；

步骤s3：执行氧化步骤，以氧化在形成所述导电材料的过程中所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物，形成容易去除的氧化物，其中，所述氧化步骤选用氧化剂和催化剂对所述介电层表面残留的导电材料颗粒和/或副产物进行氧化，同时添加抑制剂，以防止所述接触孔开口中的所述导电 材料的氧化；

步骤s4：对形成的所述容易去除的氧化物进行平坦化并清洗，以去除所述容易去除的氧化物。

实施例二

本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件选用实施例一所述的方法制备。通过所述方法制备得到的半导体器件中所述介电层的表面性能得到进一步提高，避免了介电层表面形成大量划痕，以使制备得到的器件具有更好的性能和良率。

实施例三

本发明还提供了一种电子装置，包括实施例二所述的半导体器件。其中，半导体器件为实施例二所述的半导体器件，或根据实施例一所述的制备方法得到的半导体器件。

本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述半导体器件的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的半导体器件，因而具有更好的性能。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。