[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括：场绝缘层，形成在衬底中；层间电介质层，形成在场绝缘层上并包括暴露场绝缘层的至少一部分的沟槽；沉积绝缘层，形成在沟槽中以设置在场绝缘层上；栅极绝缘层，形成在沟槽中以设置在沉积绝缘层上；以及金属栅极，形成在沟槽中且在栅极绝缘层上。

技术领域

本发明构思的示范性实施方式涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着金属氧化物半导体(MOS)晶体管的特征尺寸减小，栅极的长度和形成在其下面的沟道的长度也逐渐减小。因此，正在进行各种研究以增大栅极与沟道之间的电容并改善MOS晶体管的操作特性。

随着主要用作栅极绝缘膜的硅氧化物膜的厚度逐渐减小，硅氧化物膜会在其电性能上受到物理的限制。因此，为了替换传统的硅氧化物膜，正在积极地进行对于具有高介电常数的高k膜的研究。高k膜可以在保持等效氧化物膜的小厚度的同时减小栅电极与沟道区域之间的泄漏电流。

主要用作栅极材料的多晶硅会具有比大多数金属高的电阻。因此，目前的趋势是用金属栅电极替换多晶硅栅电极。

发明内容

本发明构思的一些实施方式提供利用沉积绝缘层来防止在制造工艺期间产生残留物的半导体器件。

本发明构思的一些实施方式还提供半导体器件的制造方法，该方法利用沉积绝缘层来防止在制造工艺期间产生残留物。

本发明构思的这些和其他的目的将在以下对示例实施方式的描述中被描述或者从其变得明显。

根据本发明构思的一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：场绝缘层，形成在衬底中；层间电介质层，形成在场绝缘层上并包括暴露场绝缘层的至少一部分的沟槽；沉积绝缘层，形成在沟槽中以设置在场绝缘层上；栅极绝缘层，形成在沟槽中以设置在沉积绝缘层上；以及金属栅极，形成在沟槽中且在栅极绝缘层上。

根据本发明构思的另一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：场绝缘层；层间电介质层，形成在场绝缘层上并包括暴露场绝缘层的至少一部分的沟槽；氧化物膜，与场绝缘层接触并形成在沟槽中；以及金属栅极，形成在沟槽中并且在氧化物膜上。

根据本发明构思的另一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括：在衬底中形成场绝缘层；在场绝缘层上形成层间电介质层，层间电介质层包括暴露场绝缘层的至少一部分的沟槽；在沟槽中形成沉积绝缘层以设置在场绝缘层上；在沟槽中形成栅极绝缘层以设置在沉积绝缘层上；以及在沟槽中形成金属栅极以设置在栅极绝缘层上。

根据本发明构思的另一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括：在衬底上形成包括第一沟槽和第二沟槽的层间电介质层；在第一沟槽的侧壁和底表面上、在第二沟槽的侧壁和底表面上以及在层间电介质层的顶表面上形成沉积绝缘层；在第一沟槽和第二沟槽中顺序地形成高k材料层和金属层以设置在沉积绝缘层上；以及平坦化金属层、高k材料层以及沉积绝缘层。

根据本发明构思的另一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括：提供衬底，该衬底具有限定在其中的第一区域和第二区域；在第一区域中形成第一牺牲绝缘图案和第一牺牲栅极图案并且在第二区域中形成第二牺牲绝缘图案和第二牺牲栅极图案；在第一牺牲绝缘图案、第一牺牲栅极图案、第二牺牲绝缘图案和第二牺牲栅极图案附近形成层间电介质层；去除第二牺牲绝缘图案、第一牺牲栅极图案和第二牺牲栅极图案；以及在第一沟槽中形成第一栅极绝缘层和第一金属栅极以设置在第一牺牲绝缘图案上以及在第二沟槽中形成第二栅极绝缘层和第二金属栅极。