[发明专利]带有自对准接触孔的半导体器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种带有自对准接触孔的半导体器件及其制备方法。 

背景技术

随着半导体器件尺寸日益减小，单位面积上集成的器件单元越来越多，器件的密度也逐渐加大，器件的尺寸不断减小，这也加大了制造的难度。面对于半导体器件制作上的问题，研发人员进行了大量改进，例如： 

目前，常用的栅极成型工艺为前栅处理工艺，所谓的前栅工艺是指，先沉积栅介质层，在栅介质层上形成栅极，然后进行源漏注入，之后进行退火工艺以激活源漏中的离子，从而形成源区和漏区。前栅工艺的优势在于步骤简单，但劣势在于，进行退火工艺时，栅极不可避免地要承受高温，导致晶体管的阙值电压Vt漂移，影响电学性能。 

为了克服这一问题，在22nm及以下技术节点的COMS工艺的栅制作过程中，采用后栅处理工艺代替前栅处理工艺。 

所谓的后栅工艺是指，先沉积栅介质层，在栅介质层上形成伪栅（如多晶硅），然后形成源区和漏区，再取出伪栅，形成栅沟槽，再采用合适的金属填充栅沟槽以形成金属栅，这样一来，可以使栅电极避开形成源区和漏区时引入的高温，从而减少晶体管的阙值电压Vt漂移，相对于前栅工艺，有利于改善电学性能。 

另外，在90nm及其以下的技术节点，储存单元中栅极之间的间隙变得很小，在上述栅极之间的间隙中制造用以连接源、漏极和上层金属线的接触孔的工艺变得较为困难，为了克服这一困难，业界引入自对准接触孔的制备方法。 

目前，一种较为常见的自对准接触孔的制备方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成栅极，在栅极的两侧形成侧壁层（spacer），顶部形成保护层，在栅极和衬底之间有氧化层，在衬底中形成有源极和漏极。在半导体衬底和栅极的侧壁层和保护层的外侧形成刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层为氮化硅，在氮化硅上形成绝缘层。在绝缘层上形成包含自对准接触孔的图案的掩膜层，根据该接触孔图形，刻蚀形成底部位于相邻两条金属栅极之间的接触孔。 

上述所提出的“后栅工艺”和“自对准接触孔制备工艺”在一定程度上达到了相应的效果，但是当将“后栅工艺”和“自对准接触孔制备工艺”同时应用于制备半导体器件时，会存在以下不足： 

对于前栅处理工艺，由于所形成的栅极上带有高选择比的SiN刻蚀阻挡层，在制备自对准接触孔的过程中，因为SiN刻蚀阻挡层与介质层的高选择比，使得SiN刻蚀阻挡层的损失较小，从而保证了栅极和接触孔之间有足够厚度的绝缘层存在。而在后栅处理工艺中，由于 后栅工艺所形成“金属栅极”与“刻蚀阻挡层”以及“介质层”的上表面齐平，金属栅极上并不带有硬掩膜（刻蚀阻挡层），在制备自对准接触孔的过程中，当自对准接触孔顶部尺寸较大时候，因为没有刻蚀阻挡层的阻挡作用，很容易导致自对准接触孔和金属栅极之间连通短路。特别是，由于自对准接触孔的光刻过程中对准精度的偏差，进一步地加剧了接触孔和栅极之间短路的风险。 

如何将“后栅工艺”和“自对准接触孔制备工艺”结合在一起制作小型化、微型化的半导体器件，业界尚未提出有效手段。 

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种带有自对准接触孔的半导体器件及其制备方法，以便于满足半导体器件小型化、微型化的制作需求。 

在本发明的一个方面，提供了一种带有自对准接触孔的半导体器件，包括：半导体衬底；至少两条金属栅极，形成在半导体衬底上；刻蚀阻挡层，形成于金属栅极的表面上，包括：第一刻蚀阻挡层，沿金属栅极的两个侧表面向上延伸，且上表面高于金属栅极的上表面；各金属栅极的上表面和位于金属栅极两侧的第一刻蚀阻挡层高于金属栅极上表面的部分的内表面之间形成第一凹槽；第二刻蚀阻挡层，形成于第一凹槽内部，沿金属栅极的上表面延伸，介质层，形成于刻蚀阻挡层上，包括：第一介质层，形成于第一刻蚀阻挡层上，且该第一介质层的上表面与第一刻蚀阻挡层的上表面齐平；第二介质层，连续形成于第一刻蚀阻挡层、第二刻蚀阻挡层、以及第一介质层的上表面上；自对准接触孔，形成于介质层中，且自对准接触孔的底部位于相邻两条金属栅极之间。 

进一步地，上述第二刻蚀阻挡层的上表面高于第一刻蚀阻挡层的上表面，且第二刻蚀阻挡层部分向外延伸覆盖第一刻蚀阻挡层和第一介质层的上表面，第二介质层形成于第二刻蚀阻挡层的上表面上。 

进一步地，上述第二刻蚀阻挡层采用与第一介质层刻蚀选择比大于6的材料。