[發明專利]一種半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201611075036.1
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108122750B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳林;黃峰
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105;H01L21/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種半導體器件及其制造方法，所述制造方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底包括I/O區和核心區；在所述半導體襯底上形成第一氧化物介質層；使用含氫氣體處理所述第一氧化物介質層；對所述第一氧化物介質層進行預清洗；刻蝕去除位于核心區的第一氧化物介質層。與現有工藝相比，本發明提出半導體器件的制造方法，可提高高k金屬柵極的性能，降低缺陷率。

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，具體而言涉及一種半導體器件及其制造方法。

背景技術

隨著集成電路的飛速發展，SiO₂作為傳統的柵介質將不能滿足CMOS器件高集成度的要求，需要使用高k介質材料來替代傳統的SiO₂。但是，在應用中，多晶硅與高k介質材料的結合會出現許多問題，例如，多晶硅耗盡效應、過高的柵電阻等，因此，現在通常采用金屬柵替代多晶硅柵電極。應用高k介質層和金屬柵的HKMG(高k-金屬)技術能夠大幅減小柵極的漏電量，進一步縮小晶體管的關鍵尺寸，并有效地改善晶體管的驅動能力。

在高k介質層的制備工藝中，從90納米節點開始普遍使用新型的柵介質生長工藝，即采用ISSG原位水蒸汽氧化工藝(In-Situ Steam Generation)生成一層超薄高質量的氧化膜。該工藝利用ISSG反應中產生的原子氧的強氧化作用，充分修復Si/SiO₂界面，使最終得到的氧化薄膜體內缺陷減少，有效提高了薄膜的質量和電學特性。由于ISSG工藝具有以上優點，目前被廣泛應用于先進半導體器件柵介質的制造。然而，ISSG氧化物存在高缺陷的問題。

因此，有必要提出一種半導體器件及其制造方法，以解決上述問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種半導體器件的制造方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底包括I/O區和核心區；

在所述半導體襯底上形成第一氧化物介質層；

使用含氫氣體處理所述第一氧化物介質層；

對所述第一氧化物介質層進行預清洗；

刻蝕去除位于核心區的第一氧化物介質層。

示例性地，所述含氫氣體為氫氣。

示例性地，所述預清洗所用的清洗劑為O₃。

示例性地，使用ISSG法形成所述第一氧化物介質層。

示例性地，刻蝕去除位于核心區的第一氧化物介質層之前，還包括使用六甲基二硅胺對位于I/O區的第一氧化物介質層進行預處理的步驟。

示例性地，刻蝕去除核心區的第一氧化物介質層之后，還包括在位于核心區的半導體襯底上形成第二氧化物介質層的步驟。

示例性地，還包括在所述第一氧化物介質層及第二氧化物介質層上形成高K介質層和柵極金屬層的步驟。

示例性地，使用含氫氣體處理所述第一氧化物介質層所用的溫度為300-900℃。

示例性地，使用含氫氣體處理所述第一氧化物介質層所用的時間為10s-6min。

本發明還提供一種采用上述方法制備的半導體器件，所述半導體器件采用上述任一項所述的方法制成。

與現有工藝相比，本發明提出半導體器件的制造方法，可提高高k金屬柵極的性能，降低缺陷率。

附圖說明

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

附圖中：