[发明专利]虚拟栅极及具有金属栅极的半导体器件结构的制备方法

说明书

本发明提供一种虚拟栅极及具有金属栅极的半导体器件结构的制备方法，虚拟栅极的制备方法包括如下步骤：1)提供一半导体衬底；2)于半导体衬底上形成虚拟栅极材料层，虚拟栅极材料层内掺杂有掺杂离子，掺杂离子的掺杂浓度沿虚拟栅极材料层的厚度方向渐变；3)对虚拟栅极材料层进行刻蚀以形成虚拟栅极，虚拟栅极的侧壁相较于半导体衬底的上表面倾斜预设夹角。本发明通过形成掺杂离子的掺杂浓度沿厚度方向渐变的虚拟栅极材料层，可以得到具有倾斜侧壁的虚拟栅极；当所述虚拟栅极用于制备金属栅极时，可以在去除后形成具有倾斜侧壁的填充沟槽，在具有倾斜侧壁的填充沟槽内进行填充形成金属栅极时不会形成孔洞，从而可以确保形成的金属栅极的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种虚拟栅极及具有金属栅极的半导体器件结构的制备方法。

背景技术

随着半导体制造工艺中的特征尺寸(Critical Dimension，CD)的不断减小，金属栅极已经替换了原有的多晶硅栅极，并普遍应用于现有的半导体工艺节点中。

现有的具有金属栅极的半导体器件结构一般是先形成虚拟栅极，然后再将虚拟栅极去除形成填充沟槽后再在所述填充沟槽内进行填充形成金属栅极。然而，现有的虚拟栅极的侧壁一般为竖直侧壁，在所述虚拟栅极被去除后形成的所述填充沟槽的侧壁也为竖直侧壁；随着工艺的发展，所述虚拟栅极去除后形成的所述填充沟槽的深宽比比较大时，具有竖直侧壁的填充沟槽在进行填充形成所述金属栅极时很容易在填充沟槽内形成孔洞，从而影响所述金属栅极的性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种虚拟栅极及具有金属栅极的半导体器件结构的制备方法，用于解决现有技术中由于虚拟栅极的侧壁为竖直侧壁而导致的在虚拟栅极被去除后形成的填充沟槽的侧壁为竖直侧壁，当填充沟槽的深宽比比较大时，在进行填充形成所述金属栅极时很容易在填充沟槽内形成孔洞，从而影响所述金属栅极的性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种虚拟栅极的制备方法，所述虚拟栅极的制备方法包括如下步骤：

1)提供一半导体衬底；

2)于所述半导体衬底上形成虚拟栅极材料层，所述虚拟栅极材料层内掺杂有掺杂离子，所述掺杂离子的掺杂浓度沿所述虚拟栅极材料层的厚度方向渐变；

3)对所述虚拟栅极材料层进行刻蚀以形成虚拟栅极，所述虚拟栅极的侧壁相较于所述半导体衬底的上表面倾斜预设夹角。

可选地，步骤1)中，所述半导体衬底内形成有若干个浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构于所述半导体衬底内隔离出若干个有源区；步骤3)中形成的所述虚拟栅极位于所述有源区内。

可选地，步骤1)与步骤2)之间还包括如下步骤：

于所述半导体衬底的上表面形成栅间氧化层；

于所述栅间氧化层的上表面形成栅间介质层；

其中，步骤2)中，所述虚拟栅极材料层形成于所述栅间介质层的上表面。

可选地，步骤2)中，采用原位掺杂沉积工艺于所述半导体衬底上形成所述虚拟栅极材料层。

可选地，步骤2)中的所述掺杂离子包括硼离子、砷离子、磷离子或碳离子。

可选地，所述掺杂离子的掺杂浓度沿所述虚拟栅极材料层的厚度方向连续变化或梯度渐变。

可选地，所述掺杂离子的掺杂浓度沿所述虚拟栅极材料层的厚度方向由上至下逐渐减小；所述虚拟栅极的纵截面形状为倒梯形。

可选地，所述掺杂离子的掺杂浓度沿所述虚拟栅极材料层的厚度方向由上至下逐渐增大；所述虚拟栅极的纵截面形状为梯形。