[发明专利]一种半导体器件及其制造方法、电子装置

说明书

本发明提供一种半导体器件及其制造方法、电子装置，所述方法包括：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。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。

技术领域

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、电子装置。

背景技术

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℃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

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。

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。

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。

可选地，回蚀刻所述初始衬垫层的厚度为3nm～5nm。

可选地，采用SiCoNi干法刻蚀工艺回蚀刻所述初始衬垫层。

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。

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。

可选地，所述富氧衬垫层的厚度为7nm～10nm。

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。

可选地，所述退火处理的温度为400℃、500℃或550℃。

可选地，采用去离子水结合臭氧进行所述固化处理操作。

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。

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。

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。

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。