一种半导体器件及其制造方法、电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法、电子
目-Ο
【背景技术】
[0002]随着半导体集成电路的发展，半导体器件的特征尺寸越来越小。特征尺寸的缩小会导致半导体器件的间隙和沟槽的深度与宽度之间的深宽比增大。过高的深宽比可能在间隙和沟槽的填充过程中产生问题，例如所沉积的材料倾向于在沟槽顶角处悬垂或在沟槽中心处产生空洞。这可引起器件性能和电可靠性问题。可流动的化学气相沉积(FCVD)工艺由于具有优异的间隙填充能力而被广泛应用在20nm以下节点的制程技术中。为了实现良好的膜质量，需要对FCVD膜进行高温退火以使其发生转变。然而，在某些热预算要求比较低的工艺中，FCVD膜可能由于热处理温度较低而无法完全转变。例如，在后金属栅极(Gate-last)技术中，为了减小对高k介电材料的损伤，热处理的温度在600°C以下。当使用FCVD工艺形成栅极之间的层间介电层时，由于温度低，导致FCVD膜不能发生完全的转变，从而在层间介电层中留下空洞。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体器件的制造方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极结构；在所述栅极结构的顶部和侧壁以及所述半导体衬底上形成富氧衬垫层；在所述富氧衬垫层上循环进行可流动的介电材料的沉积操作和固化处理操作，以形成层间介电层；以及进行退火处理。
[0004]可选地，在所述栅极结构的顶部和侧壁以及所述半导体衬底上形成富氧衬垫层包括:在所述栅极结构的顶部和侧壁以及所述半导体衬底上沉积初始衬垫层；以及清洗所述初始衬垫层以形成所述富氧衬垫层。
[0005]可选地，在所述栅极结构的顶部和侧壁以及所述半导体衬底上形成富氧衬垫层进一步包括:在清洗所述初始衬垫层之前，回蚀刻所述初始衬垫层以去除位于所述栅极结构的顶角处的所述初始衬垫层的一部分。
[0006]可选地，回蚀刻所述初始衬垫层的厚度为3nm?5nm。
[0007]可选地，采用SiCoNi干法刻蚀工艺回蚀刻所述初始衬垫层。
[0008]可选地，采用包括氨水、双氧水和去离子水的混合溶液或臭氧气体清洗所述初始衬垫层。
[0009]可选地，所述富氧衬垫层是采用原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺沉积的氧化物层。
[0010]可选地，所述富氧衬垫层的厚度为7nm?10nm。
[0011]可选地，所述退火处理包括蒸气退火和干式退火这两者或其中一种。
[0012]可选地，所述退火处理的温度为400°C、50(rC或550°C。
[0013]可选地，采用去离子水结合臭氧进行所述固化处理操作。
[0014]可选地，所述可流动的介电材料的沉积操作和固化处理操作循环3或4次。
[0015]可选地，所述方法进一步包括:在形成所述富氧衬垫层之前，在所述栅极结构的顶部和侧壁以及所述半导体衬底上形成接触孔蚀刻停止层。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种根据上述方法制造的半导体器件。
[0017]根据本发明的又一方面，提供了一种电子装置，包括根据上述方法制造的所述半导体器件。
[0018]根据本发明提供的半导体器件的制造方法，采用了富氧衬垫层，其可以促进可流动的介电材料的转变，避免在层间介电层中留下空洞，并且无需增加高温热退火处理来改善介电层的间隙填充。因此，本方法可以提高介电层的间隙填充能力，改善介电层的质量而无需增加热预算。
[0019]为了使本发明的目的、特征和优点更明显易懂，特举较佳实施例，并结合附图，做详细说明如下。
【附图说明】
[0020]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，用来解释本发明的原理。在附图中:
[0021]图la至图lg示出根据本发明一个实施例的半导体器件的制造方法的关键步骤中所获得的半导体器件的剖面示意图；以及
[0022]图2示出根据本发明实施例的半导体器件的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的半导体器件的制造方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。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。
[0025]应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0026]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接至『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。
[0027]实施例一
[0028]下面，参照图la-图lg和图2来描述本发明提出的半导体器件的制造方法的详细步骤。图la-lg示出根据本发明一个实施例的半导体器件的制造方法的关键步骤中所获得的半导体器件的剖面示意图。
[0029]首先，参考图la，提供半导体衬底101，所述半导体衬底101上形成有栅极结构
102。所述半导体衬底101的构成材料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(SS0I)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。在所述半导体衬底101中可以形成有隔离槽、埋层、各种阱(well)结构，为了简化，图示中予以省略。
[0030]之后，可选地，如图lb所示，在所述栅极结构102的顶部和侧壁以及所述半导体衬底101上形成接触孔蚀刻停止层103。所示接触孔蚀刻停止层103可包括数种蚀刻停止材料中的任意种。非限制性示例包括导体蚀刻停止材料、半导体蚀刻停止材料和介电蚀刻停止材料。例如，接触孔蚀刻停止层103可用SiCN、SiN、SiC、S1F、S1N等形成。
[0031]之后，在所述栅极结构102的顶部和侧壁以及所述半导体衬底101上形成富氧衬垫层。在形成接触孔蚀刻停止层103的实施例中，可以在所述接触孔蚀刻停止层103上形成所述富氧衬垫层。所述富氧衬垫层可以采用物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、旋转涂布(spin-on)沉积或任何其他适当方法的制程所形成。例如，所述富氧衬垫层是采用ALD工艺或CVD工艺沉积的氧化物层，诸如氧化硅等。所述富氧衬垫层可以是高深宽比(HARP)衬垫层。所述富氧衬垫层的厚度可以是7nm?10nm。本领域技术人员可以理解，上述厚度是示例性而非限制性的，所述富氧衬垫层的厚度可以为任何合适的厚度，其可以基于工艺要求和工艺能力来确定。
[0032]下面描述形成所述富氧衬垫层的步骤。
[0033]在一个实施例中，直接沉积所述富氧衬垫层。
[0034]在另一个实施例中，首先沉积初始衬垫层，所述初始衬垫层可以是氧化物层或硅化物层等，之后经过处理转变为所述富氧衬垫层。具体地，如图lc所示，在所述栅极结构102的顶部和侧壁以及所述半导体衬底101上沉积初始衬垫层104。在形成接触孔蚀刻停止层103的实施例中，在所述接触孔蚀刻停止层103上沉积初始衬垫层104。
[0035]之后，如图le所示，清洗所述初始衬垫层104以形成所述富氧衬垫层105。在一个实施例中，可以采用包括氨水、双氧水和去离子水的混合溶液(SCI溶液)或臭氧气体或任何其他合适的气体或溶液清洗所述初始衬垫层104。采用富含氧的溶液或气体对所述初始衬垫层104进行清洗/处理可以增加初始衬垫层104中的氧含量，例如使硅与氧结合等。因此，可以形成含有较多活性氧的富氧衬垫层105。
[0036]可选地，在清洗所述初始衬垫层104之前，可以回蚀刻所述初始衬垫层104以去除位于所述栅极结构102的顶角处的所述初始衬垫层104的一部分，如图1d所示。可以使用任何合适的干法刻蚀工艺来回蚀刻所述初始衬垫层104，例如反应离