[發明專利]半導體器件的制備方法

有效

• 申請號: 202010752868.2
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111863611B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 韓瑞津;曾輝
• 申請（專利權）人: 廣州粵芯半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種半導體器件的制備方法，將氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間分別限定在第一設定范圍及第二設定范圍，并且，所述氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間負相關，也就是說，在第一設定范圍及第二設定范圍內，提高反應溫度就需減少反應時間，降低反應溫度就需增加反應時間，可提高器件的界面態缺陷的修復效果，進而提高器件的性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種半導體器件的制備方法。

背景技術

隨著微電子技術的飛速發展，諸如金屬氧化物場效應管等半導體器件的尺寸也不斷縮小，導致器件中的薄膜(例如柵氧化層)變得越來越薄，為了確保器件的良好特性，對柵氧化層質量的要求也會更高。在制備半導體器件的過程中，氧化層生長工藝、離子注入、等離子體沉積等工藝均會不可避免在薄膜內部引入界面態(界面陷阱)缺陷，同時，由于晶格失配和生長工藝的不完善，不同薄膜之間也不可避免的引入界面態缺陷。金屬氧化物場效應管中的柵氧化層的界面態的能量狀態分布于禁帶內，可以帶有電荷，是少數載流子的產生中心和復合中心，可較快地同襯底中的硅的導帶或價帶交換電子和空穴，從而直接影響金屬氧化物場效應管的閾值電壓、降低表面載流子有效遷移率和跨導，若界面態密度過大，還可以顯著改變某一電荷區的厚度與勢壘髙度，進而影響P-N結的電流輸運，進而導致器件的成品率和可靠性下降。

現有技術中，通常會在金屬化工藝之后增加氫鈍化工藝(亦稱氫退火工藝)，以修復修復界面態缺陷，并且現有技術普遍認為氫鈍化工藝是不可逆的工藝，所以通過加大氫氣的流量及提高反應溫度來提高修復效果，但是這種方式目前仍然不能使得界面態缺陷修復的效果達到最佳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體器件的制備方法，通過改善氫鈍化的工藝條件最大化修復器件的界面態缺陷，從而提高了器件的性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種半導體器件的制備方法，包括：

在襯底上形成頂層金屬互聯層之后，執行氫鈍化工藝，所述氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間分別介于第一設定范圍及第二設定范圍，并且，鈍化過程中由于反應溫度越高，缺陷修復速度越快，缺陷修復時間越短，所述氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間負相關。

可選的，所述氫鈍化工藝的反應氣體包括氫氣，氫氣的濃度為4.15×10^-3mol/L～1.41×10^-2mol/L。

可選的，所述第一設定范圍為390℃～440℃，所述第二設定范圍為600s～3000s。

可選的，所述第一設定范圍為410℃～440℃，所述第二設定范圍為600s～2000s。

可選的，當所述反應溫度為410℃時，所述反應時間為1800s～2000s；當所述反應溫度為1000s～1200s時，所述反應時間為1000s；當所述反應溫度為440℃時，所述反應時間為600s～900s。

可選的，所述氫鈍化工藝的反應氣體為純氫氣。

可選的，所述氫鈍化工藝的反應氣體包括氫氣及惰性氣體。

可選的，所述惰性氣體包括氮氣和/或氬氣。

可選的，所述半導體器件包括金屬氧化物場效應管。

可選的，所述氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間非線性負相關。

本發明提供的半導體器件的制備方法具有如下有益效果：

1)將氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間分別限定在第一設定范圍及第二設定范圍，并且，所述氫鈍化工藝的反應溫度及反應時間負相關，也就是說，在第一設定范圍及第二設定范圍內，提高反應溫度就需減少反應時間，降低反應溫度就需增加反應時間，可提高器件的界面態缺陷的修復效果，進而提高器件的性能；