[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210382865.X
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN103730342A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林靜;何有豐
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種實施高k-金屬柵工藝時避免犧牲柵極材料層出現(xiàn)粒子缺陷的方法。

背景技術(shù)

在下一代集成電路的制造工藝中，對于互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）的柵極的制作，通常采用高k-金屬柵工藝。對于具有較高工藝節(jié)點的晶體管結(jié)構(gòu)而言，所述高k-金屬柵工藝通常為后柵極(gate-last)工藝，其典型的實施過程包括：首先，在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)由自下而上的界面層、高k介電層、覆蓋層（capping?layer）和犧牲柵極材料層構(gòu)成；然后，在所述偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成柵極間隙壁結(jié)構(gòu)，之后去除所述虛擬柵極結(jié)構(gòu)的犧牲柵極材料層，在所述柵極間隙壁結(jié)構(gòu)之間留下一溝槽；接著，在所述溝槽內(nèi)依次沉積功函數(shù)金屬層（workfunction?metal?layer）、阻擋層（barrier?layer）和浸潤層（wetting?layer）；最后進行金屬柵（通常為鋁）的填充。

在形成所述犧牲柵極材料層時，由于所述高k介電層不耐高溫，因此在較低的溫度下形成無定形硅層以作為所述犧牲柵極材料層。所述無定形硅層的形成是在爐管中進行的，因此，在襯底的背面也形成所述無定形硅層。通常采用濕法清洗工藝去除位于所述襯底背面的無定形硅層，所述濕法清洗的清洗液為氫氟酸和硝酸的混合物，在所述濕法清洗結(jié)束之后，所述襯底正面的無定形硅層會出現(xiàn)如圖1中所示的粒子缺陷100，其將影響實施后續(xù)工藝的質(zhì)量。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成界面層、高k介電層、覆蓋層和犧牲柵極材料層；執(zhí)行第一濕法清洗，以去除所述半導(dǎo)體襯底的背面上形成的犧牲柵極材料層；對所述半導(dǎo)體襯底依次進行表面氧化處理和第二濕法清洗，以去除所述第一濕法清洗在位于所述半導(dǎo)體襯底正面的犧牲柵極材料層的表面造成的粒子缺陷。

進一步，所述界面層的材料包括硅氧化物。

進一步，所述高k介電層的材料包括氧化鉿。

進一步，所述覆蓋層的材料包括氮化鈦和氮化鉭。

進一步，所述犧牲柵極材料層的材料為無定形硅。

進一步，在爐管中實施化學(xué)氣相沉積工藝形成所述無定形硅。

進一步，所述第一濕法清洗的清洗液為氫氟酸和硝酸的混合物。

進一步，所述表面氧化處理的時間為10-600s，壓力為5-780Torr。

進一步，所述表面氧化處理的氧化劑為臭氧或者氧氣。

進一步，所述第二濕法清洗的清洗液為稀釋的氫氟酸或者氨水、雙氧水和水的混合液。

進一步，所述稀釋的氫氟酸的濃度為100:1-10000:1。

進一步，所述第二濕法清洗的時間為10-120s，溫度為0-80℃。

進一步，在所述第二濕法清洗之后，還包括依次蝕刻所述犧牲柵極材料層、覆蓋層、高k介電層和界面層的步驟，以在所述半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明，形成的所述犧牲柵極材料層的粒子缺陷會顯著減少，從而不會影響實施后續(xù)工藝的質(zhì)量。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為實施現(xiàn)有的高k-金屬柵工藝時形成的犧牲柵極材料層出現(xiàn)粒子缺陷的示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的實施高k-金屬柵工藝時避免犧牲柵極材料層出現(xiàn)粒子缺陷的方法的流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的實施高k-金屬柵工藝時避免犧牲柵極材料層出現(xiàn)粒子缺陷的方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。