CN110875388A - 半导体器件及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体器件及其形成方法，方法包括：提供基底；在所述基底上形成介质层，介质层内具有贯穿介质层的栅开口；在介质层上和栅开口内形成初始阻挡层，所述初始阻挡层覆盖栅开口底部表面和侧壁表面；形成初始阻挡层后，在栅开口内形成填充满栅开口的第一栅极层，所述第一栅极层表面与初始阻挡层齐平；回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层，所述栅极层顶部表面低于介质层表面；回刻蚀所述初始阻挡层以形成阻挡层，所述阻挡层顶部表面低于或齐平于栅极层顶部表面，且在介质层内形成第一开口；在所述第一开口内形成保护层，所述保护层填充满所述第一开口。所述方法提高了半导体器件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
背景技术
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。MOS器件作为最基本的半导体器件，目前正被广泛应用，传统的平面器件对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应而导致漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。
为了克服器件的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(Fin FET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件，鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和隔离层，所述隔离层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且隔离层表面低于鳍部顶部；位于隔离层表面，以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。
然而，现有技术形成的半导体器件的性能较差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成介质层，介质层内具有贯穿介质层的栅开口；在介质层上和栅开口内形成初始阻挡层，所述初始阻挡层覆盖栅开口底部表面和侧壁表面；形成初始阻挡层后，在栅开口内形成填充满栅开口的第一栅极层，所述第一栅极层表面与初始阻挡层齐平；回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层，所述栅极层顶部表面低于介质层表面；回刻蚀所述初始阻挡层以形成阻挡层，所述阻挡层顶部表面低于或齐平于栅极层顶部表面，且在介质层内形成第一开口；在所述第一开口内形成保护层，所述保护层填充满所述第一开口。
可选的，所述第一开口的形成方法包括：回刻蚀所述第一栅极层后，回刻蚀所述初始阻挡层。
可选的，所述栅极层的形成方法包括：回刻蚀所述第一栅极层以形成所述栅极层，且在所述栅极层上形成第二开口。
可选的，所述第一栅极层的形成方法包括：在栅开口内和介质层上形成初始栅极层，所述初始栅极层填充满所述栅开口；回刻蚀所述初始栅极层以形成所述第一栅极层。
可选的，所述第一开口的形成方法包括：形成阻挡层之前，在第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层覆盖栅极层顶部表面；形成阻挡层后，去除所述牺牲层，在介质层内形成第一开口。
可选的，所述牺牲层的形成方法包括：在第二开口内和初始阻挡层表面形成初始牺牲层，所述初始牺牲层填充满所述第二开口；回刻蚀所述初始牺牲层直至暴露出初始阻挡层表面，形成所述牺牲层。
可选的，所述牺牲层的材料包括：氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或多晶硅。
可选的，回刻蚀所述出初始栅极层的工艺包括：各向异性的干法刻蚀工艺。
可选的，所述干法刻蚀工艺包括：采用的气体包括NF3气体、氧气、SiCl4气体和氩气，其中NF3气体的流量为50sccm～100sccm，SiCl4气体的流量为30sccm～60sccm，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
可选的，所述初始阻挡层的材料包括：TiN或TaN。
可选的，回刻蚀所述初始阻挡层的工艺包括：各向异性的干法刻蚀。
可选的，所述干法刻蚀工艺包括：采用的气体包括BCl3气体和He，BCl3气体的流量为20sccm～60sccm，He的流量为800sccm～1200sccm，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
可选的，所述阻挡层表面还形成有功函数层，所述功函数层位于阻挡层和栅极层之间，所述功函数层顶部表面与阻挡层顶部表面齐平。
可选的，所述功函数层的形成方法包括：形成初始阻挡层后，形成第一栅极层前，在初始阻挡层表面形成初始功函数层；回刻蚀所述初始功函数层和初始阻挡层，在栅开口内形成功函数层和阻挡层，所述功函数层顶部表面与阻挡层顶部表面齐平。
可选的，所述栅极结构用于形成P型器件时，所述初始功函数层的材料为氧化钛或氮化钛；所述栅极结构用于形成N型器件时，所述初始功函数层的材料为钛或钽。
可选的，所述保护层的形成方法包括：在所述第一开口内和介质层上形成初始保护层，所述初始保护层填充满所述第一开口；平坦化所述初始保护层，在第一开口内形成保护层。
可选的，形成所述初始阻挡层前，还包括在栅开口的底部和侧壁形成栅介质层。
可选的，所述第一开口的形成方法包括：回刻蚀所述初始阻挡层后，回刻蚀所述第一栅极层。
本发明还提供一种采用上述任意一项方法形成的半导体器件。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的半导体器件的形成方法中，回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层；回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层；栅极层和阻挡层分开形成，栅极层和阻挡层的高度容易控制，能够比较容易的形成栅极层顶部表面高于阻挡层顶部表面的栅极结构，降低了形成栅极结构的难度。回刻蚀初始阻挡层时采用与初始阻挡层相匹配的刻蚀气体，能减少初始阻挡层材料在第二开口侧壁残留，从而避免栅极层与后续制程中形成于栅极结构两侧的插塞相连接，减少了漏电。综上，提高了半导体器件的性能。
进一步，形成栅极结构的过程中，只有在保护层的形成过程中采用了平坦化工艺，减少了平坦化工艺的次数，避免了对介质层和栅极层的过多损耗，而优化了半导体器件的性能。
附图说明
图1至图3是一种半导体器件形成过程的结构示意图；
图4至图14是本发明一实施例中半导体器件形成过程的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的半导体器件的性能较差。
图1至图3是一种半导体器件形成过程的结构示意图。
参考图1，提供基底100，基底100上具有鳍部110和隔离结构101；在鳍部110上形成初始栅极结构和介质层120，所述初始栅极结构包括初始阻挡层141、初始功函数层142和初始栅极层143，所述初始栅极结构侧壁具有侧墙130，所述介质层120覆盖初始栅极结构侧壁。
参考图2，回刻蚀所述初始栅极结构以形成在栅极结构，在介质层120内形成开口，所述栅极结构包括阻挡层151、阻挡层151上的功函数层152和功函数层152上的栅极层153。
参考图3，在所述开口内形成保护层160。
形成保护层160用于保护栅极结构，防止后续形成于栅极结构两侧插塞和栅极结构之间短接。
初始阻挡层的材料为钛的化合物，初始功函数层为钛或者钛的化合物，初始栅极层的材料为钨。由于初始阻挡层141、初始功函数层142和初始栅极层143同时被刻蚀，综合考虑初始阻挡层141、初始功函数层142和初始栅极层143的材料特性，选择对三种材料的刻蚀速率均较大的工艺气体。但是该气体对钨的刻蚀速率大于对于钛的化合物的刻蚀速率，从而导致初始阻挡层的材料残留于开口的侧壁表面，所残留的阻挡层材料容易使栅极结构与后续形成于栅极结构两侧的插塞导通，引起栅极结构与源漏插塞之间的漏电流，从而导致半导体器件的性能较差。
为了解决上述问题，能够降低阻挡层表面的高度，使阻挡层顶部表面低于栅极层顶部表面。然而，要形成前述结构需要进行复杂的等离子刻蚀工艺，耗时较长，成品率低，不利于提高产品的产率。
本发明中，采用两次刻蚀的方式，将初始栅极层和初始阻挡层分开刻蚀，能够减少侧墙侧壁的初始阻挡层的残留；减少栅极结构与后续形成的插塞导通的机率；同时，分开刻蚀，能够分别控制栅极层和阻挡层的高度，能够形成栅极层顶部高于阻挡层的结构的栅极结构，所述方法提高了半导体器件的性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图4至图14是本发明一实施例中半导体器件形成过程的结构示意图。
请参考图4，提供基底。
本实施例中，以所述半导体器件为鳍式场效应晶体管为示例进行说明，在其它实施例中，半导体器件为平面式的MOS晶体管。
本实施例中，所述基底包括半导体衬底200和位于半导体衬底200上的鳍部210。在其它实施例中，当半导体器件为平面式的MOS晶体管时，基底为平面式的半导体衬底。
本实施例中，所述半导体衬底200上还具有隔离层201，隔离层201覆盖鳍部210的部分侧壁，所述隔离层201的顶部表面低于鳍部210的顶部表面。所述隔离层201的材料包括氧化硅。
继续参考图4，在基底上形成伪栅极结构220和侧墙230，伪栅极结构220位于基底上，侧墙230覆盖伪栅极结构220侧壁表面。
所述伪栅极结构220包括位于基底上的伪栅介质层(未图示)和位于伪栅介质层上的伪栅电极层(未图示)。所述伪栅介质层的材料包括氧化硅，所述伪栅电极层的材料包括：硅、非晶硅、多晶硅或掺杂的多晶硅。
本实施例中，伪栅极结构220横跨鳍部210且覆盖鳍部210的部分顶部表面和部分侧壁表面。
所述侧墙230位于伪栅极结构220两侧，覆盖伪栅极结构220侧壁表面。
所述侧墙230的形成步骤包括：形成伪栅极结构220后，在基底和伪栅极结构220上形成侧墙材料层(未图示)；形成侧墙材料层后，回刻蚀所述侧墙材料层，在伪栅极结构220侧壁表面形成侧墙230。
侧墙230保护伪栅极结构，避免在后续形成源漏掺杂层250过程中。
所述侧墙230的材料包括：碳氮氧化硅、碳氧化硅或碳氮化硅。
本实施例中，所述侧墙230的材料为碳氮氧化硅。
其他实施例中，所述侧墙包括第一侧墙和第二侧墙，第一侧墙用于定义轻掺杂区的位置，第二侧墙用于定义源漏掺杂层的位置。
所述基底还包括位于伪栅极结构220两侧的源漏掺杂层250。所述源漏掺杂区250的形成方法包括：在伪栅极结构220和侧墙230两侧的鳍部210内形成凹槽；在凹槽内外延形成源漏掺杂区250。
所述源漏掺杂区250中具有源漏离子。
当所述半导体器件的类型为N型时，源漏离子的导电类型为N型离子，如磷离子；当所述半导体器件的类型为P型时，源漏离子的导电类型为P型离子，如硼离子。
本实施例中，源漏掺杂区250采用外延生长工艺形成。相应的，当所述栅极结构用于形成N型器件时，所述源漏掺杂区250的材料为具有源漏离子的硅；当所述栅极结构用于形成P型器件时，所述源漏掺杂区250的材料为具有源漏离子的锗硅。
本实施例中，所述栅极结构用于形成P型器件，所述源漏掺杂区250的材料为具有源漏离子的锗硅。
在其它实施例中，源漏掺杂区250采用离子注入工艺而形成。
请参考图5，在所述基底上形成介质层240，介质层240内具有贯穿介质层的栅开口260。
所述栅开口为后续形成栅极结构提供空间。
所述介质层240的形成方法包括：在鳍部210、源漏掺杂区250和伪栅极结构220上形成初始介质层；平坦化所述初始介质层，暴露出伪栅极结构220顶部表面，形成介质层240，所述介质层240覆盖侧墙230的侧壁且暴露出侧墙230的顶部表面和伪栅极结构220的顶部表面。
所述介质层240的材料包括氧化硅。
形成介质层240后，去除伪栅极结构220，在介质层240内形成栅开口260。所述栅开口暴露出鳍部的部分顶部和部分侧壁表面。
请参考图6，形成栅开口260后，在介质层240上和栅开口260内形成初始阻挡层271，所述初始阻挡层271覆盖栅开口底部表面和侧壁表面；形成初始阻挡层271后，在初始阻挡层271表面形成初始栅极层273，所述初始栅极层273位于栅开口260内和介质层240上，填充满所述栅开口260。
本实施例中，在形成初始阻挡层271后，形成初始栅极层273之前，还包括：在初始阻挡层271表面形成初始功函数层272，所述初始功函数层272覆盖栅开口260底部表面和侧壁表面且位于介质层240上。
所述初始阻挡层271为形成阻挡层提供材料。所述阻挡层用于阻挡栅极层中的金属离子扩散进入栅介质层或者鳍部210，影响半导体器件的性能。
所述初始阻挡层271的材料包括：TiN或TaN。
本实施例中，所述初始阻挡层271的材料为TiN。
所述初始阻挡层271的形成工艺包括：化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
所述初始功函数层272为形成功函数层提供材料。所述功函数层用于调节所形成半导体器件的阈值电压。
所述栅极结构用于形成P型器件时，所述初始功函数层272的材料为氧化钛或氮化钛；所述栅极结构用于形成N型器件时，所述初始功函数层272的材料为钛或钽。
本实施例中，所述栅极结构用于形成P型器件，所述初始功函数层272的材料为氮化钛。
所述初始功函数层272的形成工艺包括：化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
所述初始栅极层273为形成栅极层提供材料。
所述初始栅极层273的材料包括：金属材料，所述金属材料包括：铜、钨、镍、铬、钛、钽和铝中的一种或多种组合。
本实施例中，所述初始栅极层273的材料包括：钨。
所述初始栅极层273的形成工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺。
本实施例中，形成所述初始阻挡层271前，还包括在栅开口260的底部形成界面层(未图示)和覆盖栅开口260侧壁表面且位于界面层表面和介质层240上的初始栅介质层(未图示)。
所述界面层的材料为氧化硅或氮氧化硅。
所述初始栅介质层材料为高k介质材料(介电系数大于3.9)；所述高k介质材料包括氧化铪、氧化锆、氧化铪硅、氧化镧、氧化锆硅、氧化钛、氧化钽、氧化钡锶钛、氧化钡钛、氧化锶钛或氧化铝。
请参考图7，形成初始栅极层273后，回刻蚀所述初始栅极层273直至暴露出初始功函数层272表面，形成第一栅极层274，所述第一栅极层274顶部表面与初始功函数层272顶部表面齐平。
在一实施例中，平坦化所述初始栅极层273直至暴露出初始功函数层272表面，形成第一栅极层274。
在一实施例中，不形成初始功函数层272，所述第一栅极层274顶部表面与初始阻挡层271顶部表面齐平。
形成第一栅极层274后，回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层，所述栅极层顶部表面低于介质层表面；回刻蚀所述初始阻挡层以形成阻挡层，所述阻挡层顶部表面低于或齐平于栅极层顶部表面，且在介质层内形成第一开口。
在一实施例中，所述第一开口的形成方法还包括：回刻蚀所述初始阻挡层后，回刻蚀所述第一栅极层。
所述第一开口的形成方法包括：在第一栅极层和初始阻挡层表面形成图形化，所述图形层暴露出初始阻挡层顶部表面；以所述图形层为掩膜，回刻蚀所述初始阻挡层以形成阻挡层，所述阻挡层顶部表面低于介质层顶部表面；形成阻挡层后，去除图形层；去除图形层后，回刻蚀第一栅极层以形成栅极层，所述栅极层顶部表面高于或齐平于阻挡层表面，所述栅极层顶部表面第一介质层顶部表面。
本实施例中，所述第一开口的形成方法包括：回刻蚀所述第一栅极层后，回刻蚀所述初始阻挡层。具体请参考图8至图12。
请参考图8，回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层283，在栅极层283上形成第二开口261。
所述栅极层283顶部表面与介质层240表面低于介质层240顶部表面。
所述栅极层283顶部表面低于介质层240顶部表面，以便后续在栅极层283顶部形成保护层。
所述第二开口261为后续形成牺牲层291提供空间。
所述第二开口261侧壁暴露出初始功函数层272部分表面。
回刻蚀所述初始栅极层273和回刻蚀所述第一栅极层274可以分两次刻蚀工艺进行，也可以一次工艺形成。
本实施例中，回刻蚀所述初始栅极层273和回刻蚀所述第一栅极274层一次工艺中形成。
回刻蚀所述出初始栅极层273和回刻蚀所述第一栅极层274的工艺包括：各向异性的干法刻蚀工艺。
本实施例中，所述初始栅极层273的材料为钨，所述干法刻蚀工艺的参数包括：采用的气体包括NF3气体、氧气、SiCl4气体和氩气，其中NF3气体的流量为50sccm～100sccm，SiCl4气体的流量为30sccm～60sccm，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
本实施例中，所述初始栅极层273的材料为钨，所述初始功函数层272的材料为氮化钛，采用包括NF3气体、氧气、SiCl4气体和氩气的混合气体，NF3气体、氧气、SiCl4气体和氩气的混合气体对钨和氮化钛的选择比较为5：1～10:1，能够在回刻蚀第一栅极层形成栅极层293的过程上，减少对暴露出的初始功函数层272的影响。
其他实施例中，不形成初始功函数层272，所述第二开口261暴露出初始阻挡层271的部分表面，所述初始阻挡层271的材料为TiN或TaN，可以针对初始栅极层273的材料钨，选择对钨刻蚀较快，对TiN或TaN刻蚀较慢的刻蚀气体，保证在去除出初始栅极层273的基础上，减少对将暴露出的初始阻挡层271的影响。
单独形成栅极层283，利于控制栅极层283的高度，容易形成栅极层283顶部表面高于阻挡层281顶部表面或者与阻挡层281顶部表面齐平的栅极结构。
请参考图9，形成第二开口261后，在第二开口261内和初始功函数层272表面形成初始牺牲层290。
所述初始牺牲层290为后续形成牺牲层291提供材料。
形成所述初始牺牲层290的工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
本实施例中，所述初始牺牲层290的形成工艺为化学气相沉积工艺。
请参考图10，形成初始牺牲层290后，回刻蚀所述初始牺牲层290，直至暴露出初始功函数层272顶部表面，在第二开口261内形成牺牲层291。
所述牺牲层291位于栅极层283表面。
所述牺牲层291在后续回刻蚀初始功函数层272和初始阻挡层271的过程中保护栅极层283。
所述牺牲层291的材料包括：氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或多晶硅。
本实施例中，所述牺牲层291的材料为氮化硅，
牺牲层291的作用是在刻蚀初始功函数层272和初始阻挡层271的过程中保护栅极层283，因此需要选择对于初始功函数层272和初始阻挡层271的材料而言具有大的选择比的材料；同时考虑到后续要去除牺牲层291，牺牲层291的材料最好与介质层240的材料不同，避免消耗过多的介质层240，本实施例中，介质层240的材料为氧化硅，因此牺牲层291的材料选择氮化硅。
请参考图11，形成牺牲层291后，回刻蚀所述初始阻挡层271以形成阻挡层281，所述阻挡层281顶部表面低于或齐平于栅极层283顶部表面。
本实施例中，回刻蚀所述初始阻挡层271的同时，还包括回刻蚀所述初始功函数层272以形成功函数层282，所述功函数层282位于阻挡层281表面，所述功函数层282顶部表面和阻挡层281顶部表面齐平。
本实施例中，所述阻挡层281覆盖栅开口260底部表面和部分侧壁，所述阻挡层281顶部表面低于栅极层283顶部表面。
在一实施例中，所述阻挡层281覆盖栅开口260部分侧壁，所述阻挡层281顶部表面与栅极层283顶部表面齐平。
所述功函数层282顶部表面低于栅极层283顶部表面。
所述功函数层282位于阻挡层281表面，覆盖栅极层283部分侧壁表面。
回刻蚀所述初始阻挡层271和初始功函数层272的工艺包括：各向异性的干法刻蚀。
本实施例中，所述初始阻挡层271的材料为TiN，所述初始功函数层272的材料为氧化钛；所述干法刻蚀工艺的参数包括：采用的气体包括BCl3气体和He，BCl3气体的流量为20sccm～60sccm，He的流量为800sccm～1200sccm，压强为2torr～10torr，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
所述初始阻挡层271的材料为TiN，所述初始功函数层272的材料为Ti或者钛的化合物，选择BCl3气体能很好的去除Ti和Ti的化合物，减少初始阻挡层271在侧墙230侧壁的残留；所述BCl3气体对钨和氮化钛的选择比为1：5～1：10，能够在去除初始阻挡层271和初始功函数层272的过程中减小对栅极层283的损耗。后续在阻挡层281顶部表面形成保护层293，减少了阻挡层281和后续形成的插塞相连的概率，从而提高了半导体器件的特性。
其他实施例中，所述初始阻挡层271的材料为TaN，所述初始功函数层272的材料为Ti或者钛的化合物，为了保证好的刻蚀效果，可以分步刻蚀，先刻蚀初始功函数层272，形成功函数层282；形成功函数层282后，刻蚀初始阻挡层271，以形成阻挡层282。
栅极层283和阻挡层281分开形成，栅极层283和阻挡层281的高度容易控制，能够比较容易的形成栅极层283顶部表面高于或者齐平于阻挡层281顶部表面的栅极结构，降低了形成栅极结构的难度，提高了半导体器件的性能。
请参考图12，形成阻挡层281后，去除所述牺牲层291，形成栅极结构，且在所述介质层240内形成第一开口262。
所述第一开口262为后续形成保护层291提供空间。
所述第一开口262暴露出栅极结构的顶部表面。
所述栅极结构包括阻挡层281、功函数层282和栅极层283；所述栅极层283顶部表面高于功函数层282和阻挡层281顶部表面。
本实施例中，形成阻挡层281后，去除所述牺牲层291前，还包括回刻蚀所述初始栅介质层，形成栅介质层(未图示)；所述栅极层283顶部表面还高于栅介质层顶部表面。
去除所述牺牲层291的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
本实施例中，去除所述牺牲层291的工艺为干法刻蚀工艺。
请参考图13，在所述第一开口262内和介质层240上形成初始保护层292所述初始保护层292填充满所述第一开口262。
所述初始保护层292为后续形成保护层293提供材料。
所述初始保护层292的包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅或碳氮氧化硅。
本实施例中，所述初始保护层的材料为氮化硅。
形成所述初始保护层292的工艺包括：化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
请参考图14，形成初始保护层292后，平坦化所述初始保护层292，直至暴露出介质层240顶部表面，在第二开口261内形成保护层293。
平坦化所述初始保护层292的工艺为化学机械抛光工艺(CMP)。
所述保护层293用于保护栅极结构，避免后续形成的插塞和栅极结构连接，造成漏电；同时保护层293作为后续工艺中平坦化工艺的停止层。
相应的，本实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体器件。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (19)
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底；
在所述基底上形成介质层，介质层内具有贯穿介质层的栅开口；
在介质层上和栅开口内形成初始阻挡层，所述初始阻挡层覆盖栅开口底部表面和侧壁表面；
形成初始阻挡层后，在栅开口内形成填充满栅开口的第一栅极层，所述第一栅极层表面与初始阻挡层齐平；
回刻蚀所述第一栅极层以形成栅极层，所述栅极层顶部表面低于介质层表面；
回刻蚀所述初始阻挡层以形成阻挡层，所述阻挡层顶部表面低于或齐平于栅极层顶部表面，且在介质层内形成第一开口；
在所述第一开口内形成保护层，所述保护层填充满所述第一开口。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一开口的形成方法包括：回刻蚀所述第一栅极层后，回刻蚀所述初始阻挡层。
3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述栅极层的形成方法包括：回刻蚀所述第一栅极层以形成所述栅极层，且在所述栅极层上形成第二开口。
4.根据权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一栅极层的形成方法包括：在栅开口内和介质层上形成初始栅极层，所述初始栅极层填充满所述栅开口；回刻蚀所述初始栅极层以形成所述第一栅极层。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一开口的形成方法包括：形成阻挡层之前，在第二开口内形成牺牲层，所述牺牲层覆盖栅极层顶部表面；形成阻挡层后，去除所述牺牲层，在介质层内形成第一开口。
6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的形成方法包括：在第二开口内和初始阻挡层表面形成初始牺牲层，所述初始牺牲层填充满所述第二开口；回刻蚀所述初始牺牲层直至暴露出初始阻挡层表面，形成所述牺牲层。
7.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括：氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或多晶硅。
8.根据权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，回刻蚀所述出第一栅极层的工艺包括：各向异性的干法刻蚀工艺。
9.根据权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺包括：采用的气体包括NF3气体、氧气、SiCl4气体和氩气，其中NF3气体的流量为50sccm～100sccm，SiCl4气体的流量为30sccm～60sccm，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
10.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述初始阻挡层的材料包括：TiN或TaN。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，回刻蚀所述初始阻挡层的工艺包括：各向异性的干法刻蚀。
12.根据权利要求11所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺包括：采用的气体包括BCl3气体和He，BCl3气体的流量为20sccm～60sccm，He的流量为800sccm～1200sccm，源射频功率为600瓦～1000瓦，温度为80摄氏度～130摄氏度。
13.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述阻挡层表面还形成有功函数层，所述功函数层位于阻挡层和栅极层之间，所述功函数层顶部表面与阻挡层顶部表面齐平。
14.根据权利要求13所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述功函数层的形成方法包括：形成初始阻挡层后，形成第一栅极层前，在初始阻挡层表面形成初始功函数层；回刻蚀所述初始功函数层和初始阻挡层，在栅开口内形成功函数层和阻挡层，所述功函数层顶部表面与阻挡层顶部表面齐平。
15.根据权利要求13所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述栅极结构用于形成P型器件时，所述初始功函数层的材料为氧化钛或氮化钛；所述栅极结构用于形成N型器件时，所述初始功函数层的材料为钛或钽。
16.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述保护层的形成方法包括：在所述第一开口内和介质层上形成初始保护层，所述初始保护层填充满所述第一开口；平坦化所述初始保护层，在第一开口内形成保护层。
17.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述初始阻挡层前，还包括在栅开口的底部和侧壁形成栅介质层。
18.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一开口的形成方法包括：回刻蚀所述初始阻挡层后，回刻蚀所述第一栅极层。
19.一种根据权利要求1至18任意一项方法形成的半导体器件。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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