[發明專利]在后柵工藝中形成不同厚度的柵氧化層的方法

有效

• 申請號: 201410322652.7
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN105448687B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 庫爾班·阿吾提
• 申請（專利權）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: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張振軍

1.一種在后柵工藝中形成不同厚度的柵氧化層的方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，該半導體襯底包括核心器件區域和IO器件區域，所述核心器件區域和IO器件區域的半導體襯底上覆蓋有氧化層；

形成覆蓋所述半導體襯底和氧化層的介質層，該介質層在所述核心器件區域和IO器件區域分別具有柵極開口，該柵極開口的底部暴露出所述氧化層；

依次形成高K材料層和帽層，該高K材料層覆蓋所述介質層的表面、該柵極開口的底部和側壁，該帽層覆蓋所述高K材料層；在所述核心器件區域中注入氧凈化劑；

對所述半導體襯底進行退火，以使所述氧凈化劑移除所述核心器件區域的至少部分氧元素；

對所述半導體襯底進行退火之前在所述高K材料層中注入Zr離子，以加強所述氧凈化劑的氧元素移除效應。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述半導體襯底進行退火之前，還包括：去除所述IO器件區域內的帽層，所述退火是在含氧的氣氛中進行的。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對所述半導體襯底進行退火時的工藝參數如下：退火溫度為550℃～650℃，退火氣氛為N₂和O₂的混合氣體，其中O₂的比例為4％～5％，退火時間為20秒～2分鐘，壓強為1atm～20atm。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，去除所述IO器件區域內的帽層包括：

形成光刻膠層，該光刻膠層覆蓋所述帽層并填充所述柵極開口；

對所述光刻膠層進行圖形化，去除所述IO器件區域內的光刻膠層；

以圖形化后的光刻膠層為掩膜對所述帽層進行刻蝕，以去除所述IO器件區域內的帽層。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蝕為濕法刻蝕。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述半導體襯底進行退火時的工藝參數如下：溫度為550℃～650℃，退火氣氛為N₂和O₂的混合氣體，其中O₂的比例不超過2％，退火時間為20秒～2分鐘，壓強為1atm～20atm。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心器件區域內的氧化層和所述IO器件區域的氧化層具有不同的厚度，其中，該核心器件區域內的氧化層為具有第一厚度的核心器件柵氧化層，該IO器件區域的氧化層為具有第二厚度的IO器件柵氧化層，該第二厚度大于該第一厚度。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述核心器件柵氧化層和IO器件柵氧化層的形成方法包括：

在所述核心器件區域和IO器件區域的半導體襯底上形成所述IO器件柵氧化層；

去除所述核心器件區域內的IO器件柵氧化層；

在所述核心器件區域的半導體襯底上形成所述核心器件柵氧化層。

9.根據權利要求1、7、8中任一項所述的方法，其特征在于，所述氧凈化劑為Ti離子、Hf離子、Al離子其中之一或者任意組合。