[发明专利]半导体器件的制作方法

说明书

一种半导体器件的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成介质层、位于介质层表面的阻挡层以及位于阻挡层表面的牺牲膜；依次刻蚀所述牺牲膜、阻挡层和介质层，在半导体衬底表面形成替代栅极结构，所述替代栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层、位于栅介质层表面的刻蚀阻挡层和位于刻蚀阻挡层表面的牺牲层；对所述刻蚀阻挡层进行氮化处理。本发明降低了半导体器件的等效栅氧化层厚度，优化了半导体器件的电学性能，提高半导体器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及半导体器件的制作方法。

背景技术

集成电路尤其超大规模集成电路的主要半导体器件是金属-氧化物-半导体场效应管（MOS晶体管）。随着集成电路制作技术的不断发展，半导体器件技术节点不断减小，半导体器件的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当半导体器件尺寸减小到一定程度时，各种因为半导体器件的物理极限所带来的二级效应相继出现，半导体器件的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。其中，在半导体器件以及半导体制作领域，最具挑战性的是如何解决半导体器件漏电流大的问题。半导体器件的漏电流大，主要是由传统栅介质层厚度不断减小所引起的。

当前提出的解决方法是，采用高k栅介质材料代替传统的二氧化硅栅介质材料，由于高k栅介质材料具有更低的等效栅氧化层厚度，对于给定的等效栅氧化层厚度，采用高k栅介质材料可以使得晶体管的漏电流减小几个数量级；使用高k材料作为栅介质层时，采用金属作为栅电极，以避免高k材料与传统栅电极材料发生费米能级钉扎效应以及硼渗透效应。高k金属栅的引入，减小了半导体器件的漏电流。

尽管高k金属栅极的引入一定程度上能够减小半导体器件的漏电流，但是，由于半导体器件的形成工艺难以控制，形成的半导体器件漏电流大以及可靠性差的问题仍然存在。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种优化的半导体器件的形成方法，使得半导体器件具有更低的等效栅氧化层厚度，减小半导体器件的漏电流，从而提高半导体器件的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成介质层、位于介质层表面的阻挡层以及位于阻挡层表面的牺牲膜；依次刻蚀所述牺牲膜、阻挡层和介质层，在半导体衬底表面形成替代栅极结构，所述替代栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层、位于栅介质层表面的刻蚀阻挡层和位于刻蚀阻挡层表面的牺牲层；对所述刻蚀阻挡层进行氮化处理。

可选的，所述氮化处理的具体工艺参数为：反应腔室内通入NH₃，且NH₃流量为50至5000sccm，反应腔室温度为200度至650度，反应腔室压强为1毫托至50托。

可选的，所述阻挡层的材料为氮化钛。

可选的，所述阻挡层的厚度为10埃至50埃。

可选的，对所述刻蚀阻挡层进行氮化处理后，还包括步骤：在所述半导体衬底表面形成偏移侧墙，且所述偏移侧墙位于替代栅极结构两侧。

可选的，所述偏移侧墙的材料为氮化硅。

可选的，所述偏移侧墙的形成过程为：形成覆盖半导体衬底表面及替代栅极结构的侧墙膜，对所述侧墙膜进行回刻蚀工艺，形成偏移侧墙，所述偏移侧墙位于半导体衬底表面且位于替代栅极结构两侧。

可选的，所述侧墙膜的形成和所述氮化处理在同一个反应腔室中进行。

可选的，采用化学气相沉积工艺形成所述侧墙膜。