[發明專利]用于制造半導體器件的方法和半導體器件

在審

• 申請號: 202210962381.6
• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115832024A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 錢德拉謝卡爾·普拉卡斯·薩萬特;張景舜;余典衛;蔡家銘
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/28;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

一種用于制造半導體器件的方法包括提供具有襯底、位于襯底上方的半導體溝道層、位于半導體溝道層上方的界面氧化物層以及位于界面氧化物層上方的高k柵極介電層的結構，其中，半導體溝道層包括鍺。該方法還包括在高k柵極介電層上方形成金屬氮化物層并使用含金屬氣體對該結構執行第一處理。在執行第一處理之后，該方法還包括在金屬氮化物層上方沉積硅層；然后對該結構執行退火，使得在高k柵極介電層上方形成金屬混合層。金屬混合層包括具有來自高k柵極介電層的金屬物質和來自含金屬氣體的附加金屬物質的金屬氧化物。根據本申請的其他實施例，還提供了用于制造半導體器件的方法和半導體器件。

技術領域

本申請的實施例涉及用于制造半導體器件的方法和半導體器件。

背景技術

電子工業經歷了對更小和更快的電子器件的不斷增長的需求，更小和更快的電子器件能夠同時支持日益復雜和精致的更多的功能。為了滿足這些需求，集成電路(IC)工業中的持續的趨勢是，制造低成本、高性能、低功耗的IC。到目前為止，已經通過減小IC尺寸(如，最小IC部件尺寸)在很大程度上實現了這些目標，從而提高了生產效率并且降低了相關成本。然而，這種規模縮小也增加了IC制造工藝的復雜程度。因此，要實現IC器件及其性能的持續進步，就需要IC制造工藝和技術方面的類似進步。

一個進步領域是如何在先進的工藝節點中為各種晶體管(諸如FinFET、包括納米線晶體管和納米片晶體管的全環柵(GAA)晶體管以及其他類型的多柵極晶體管)形成高質量的柵極介電層。原因之一是此類晶體管中的柵極介電層非常薄，并且柵極介電層中的任何缺陷都可能對器件性能產生不利影響。

發明內容

根據本申請的一個實施例，提供了一種用于制造半導體器件的方法，包括：提供具有襯底、位于襯底上方的半導體溝道層、位于半導體溝道層上方的界面氧化物層以及位于界面氧化物層上方的高k柵極介電層的結構，其中，半導體溝道層包括鍺；在高k柵極介電層上方形成金屬氮化物層；使用含金屬氣體對結構執行第一處理；在執行第一處理之后，在金屬氮化物層上方沉積硅層；以及在沉積硅層之后，對結構執行退火，使得金屬混合層形成在高k柵極介電層上方，其中，金屬混合層包括具有來自高k柵極介電層的金屬物質和來自含金屬氣體的附加金屬物質的金屬氧化物。

根據本申請的另一個實施例，提供了一種用于制造半導體器件的方法，包括：提供具有襯底、位于襯底上方的半導體溝道層、位于半導體溝道層上方的界面氧化物層以及位于界面氧化物層上方的高k柵極介電層的結構，其中，半導體溝道層包括鍺；在高k柵極介電層上方形成金屬氮化物層；在形成金屬氮化物層之后，使用含金屬氣體對結構執行第一處理；在執行第一處理之后，在金屬氮化物層上方沉積鈍化層，其中，鈍化層包括硅；在沉積鈍化層之后，對結構執行退火，使得金屬混合層形成在高k柵極介電層上方，其中，金屬混合層包括具有來自高k柵極介電層的金屬物質和來自含金屬氣體的附加金屬物質的金屬氧化物；去除鈍化層和金屬氮化物層，并在結構中保留至少部分金屬混合層；以及在高k柵極介電層和金屬混合層上方形成金屬柵電極。

根據本申請的又一個實施例，提供了一種半導體器件，包括：襯底；半導體溝道層，位于襯底上方，其中，半導體溝道層包括鍺；界面氧化物層，位于半導體溝道層上方；高k柵極介電層，位于界面氧化物層上方；金屬混合層，位于高k柵極介電層上方，其中，金屬混合層包括具有來自高k柵極介電層的金屬物質和附加金屬物質的金屬氧化物；以及金屬柵電極，位于金屬混合層上方。

本申請的實施例涉及具有金屬夾層的高k覆蓋的半導體器件。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可更好地理解本發明。應該強調，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖1E、圖1F、圖1G和圖1H是根據本公開的各個方面在各個實施例中用于制造半導體器件的方法的流程圖。

圖2A是根據本公開的各個方面的半導體器件的部分示意性俯視圖。