[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

在现有的后栅工艺（gate-last）中，通常先在衬底上形成栅介质层以及伪栅，并相应的形成源区、漏区等半导体器件。在这之后，在这些半导体器件上形成层间介质层（inter layer dielectric,ILD），并去除伪栅形成开口，最后在所述开口中形成金属栅极。

由于需要将所述伪栅去除，并在所述伪栅的位置处形成金属栅极，在去除伪栅以及所述栅介质层的过程中容易对所述层间介质层造成影响，导致所述层间介质层表面发生一定程度的消耗（loss）。

由于开口形成于所述层间介质层中，所述层间介质层的高度会决定所述开口的高度，进而对所述金属栅极的高度造成较大影响。因而，如果所述层间介质层消耗过多，将导致后续形成的金属栅极的高度偏小。

因此，如何避免层间介质层被消耗过多，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，减少层间介质层的消耗，进而保证后续形成的栅极的高度。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成栅介质层；

在所述栅介质层上形成伪栅；

在所述衬底上形成与所述伪栅相齐平的层间介质层；对所述层间介质层表面进行离子掺杂，以在所述层间介质层的表面形成掺杂层；

去除所述伪栅；

去除所述栅介质层；

在去除伪栅和栅介质层后形成的开口中形成栅极结构。

可选的，提供衬底的步骤包括：提供硅衬底；

形成栅介质层的步骤包括：通过热生长形成二氧化硅材料的栅介质层；

去除所述栅介质层的步骤包括：采用氢氟酸溶液去除所述二氧化硅材料的栅介质层。

可选的，形成伪栅的步骤包括：采用多晶硅或者无定形硅作为所述伪栅的材料；

去除伪栅的步骤包括：采用四甲基氢氧化铵或者氨水作为蚀刻剂去除所述伪栅。

可选的，所述层间介质层采用二氧化硅材料，形成层间介质层的步骤包括：通过沉积的方式形成所述层间介质层。

可选的，对层间介质层进行离子掺杂的步骤包括，采用氮离子对所述层间介质层的表面进行掺杂以形成氮离子掺杂层。

可选的，对层间介质层进行离子掺杂的步骤包括：使离子掺杂的浓度在10¹⁴～10¹⁶原子/平方厘米的范围内，掺杂能量在100电子伏～5000电子伏的范围内。

可选的，对层间介质层进行离子掺杂的步骤包括：采用耦合等离子体氮化的方法对所述层间介质层表面进行氮离子掺杂。

可选的，氮离子掺杂时的处理气氛包括氮气，还包括氩气的稀释气体；氮离子掺杂的气压在5毫托～100毫托的范围内；氮离子掺杂设备的功率在200瓦～1200瓦的范围内，氮离子掺杂设备的工作时间在5秒～50秒的范围内，占空比在2%～50%的范围内。

可选的，在去除伪栅的步骤之后，去除栅介质层的步骤之前，还包括以下步骤：对所述掺杂层进行退火处理，使所述掺杂层转化为隔离阻挡层。可选的，退火处理的步骤包括，使退火处理的温度在500摄氏度～1000摄氏度的范围，并使退火时间在1秒～30秒的范围内。可选的，形成栅极结构的步骤包括：

在开口底部形成介质材料层；

在开口底部和侧壁上形成高K介质层；

在所述高K介质层上形成金属栅。

可选的，对层间介质层进行离子掺杂的步骤包括，采用碳离子对所述层间介质层的表面进行掺杂以形成碳离子掺杂层。

此外，本发明还提供一种半导体器件，包括：

衬底；

设置于所述衬底上的栅极；

设于所述衬底上与栅极齐平的层间介质层；

所述层间介质层表面具有隔离层。

可选的，所述层间介质层为二氧化硅介质层。

可选的，所述隔离层为掺杂氮离子的二氧化硅层、掺杂碳离子的二氧化硅层或者为氮氧化硅层。

可选的，所述栅极包括依次位于所述衬底上的高K介质层以及金属栅。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

通过对所述层间介质层表面进行离子掺杂，以在所述层间介质层的表面形成掺杂层，所述掺杂层能够在后续去除栅介质层的步骤中保护层间介质层，可以减少层间介质层表面的消耗，保证后续形成的栅极的高度。