[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

集成电路技术按摩尔定律持续发展，特征尺寸不断缩小，集成度不断提高，功能越来越强。目前，金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的特征尺寸已进入亚50nm。伴随器件特征尺寸的不断减小，如果仍采用传统的氧化硅栅介质/多晶硅形成的栅堆叠，栅介质漏电会成指数规律急剧增加，多晶硅耗尽效应越来越严重，多晶硅电阻也会随之增大。

为了克服以上困难，工业界开始采用高k栅介质和金属栅电极形成新型栅堆叠结构（高k/金属栅结构）代替传统的栅堆叠。在高k/金属栅工艺中，在沉积或高温热退火工艺中，会不可避免的在衬底与高k栅介质层之间形成二氧化硅的界面层，这会增加器件的等效氧化层厚度，影响器件的性能。

为了减小界面层的厚度，目前，一种可行的方法是在栅极中增加氧吸除金属层，来减小该界面层的厚度。但这样会增加高k/金属栅的总厚度T_total，随着后栅工艺MOS器件栅长Lg的不断减小，高k/金属栅的总厚度T_total需要减小：T_total≦L_g/2，在栅长Lg不断减小时无法满足高k/金属栅的总厚度的减小。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，提供一种半导体器件的制造方法，在减小界面层的厚度的同时，降低栅堆叠的厚度。

本发明提供了一种半导体器件的制造方法，包括：

在衬底上形成栅沟槽；

在栅沟槽中形成高k栅介质层；

在高k栅介质层上形成刻蚀停止层；

在刻蚀停止层上形成氧吸除金属层，并进行热退火；

以刻蚀停止层为停止层，去除氧吸除金属层；

在刻蚀停止层上形成金属栅极。

可选的，在刻蚀停止层上形成金属栅极的步骤具体为：

淀积用于第一类型器件的第一金属层；

以刻蚀停止层为停止层，刻蚀第一金属层，仅在第一类型器件上形成第一金属层；

淀积用于第二类型器件的第二金属层；

填充栅沟槽，并进行平坦化，以形成金属栅。

可选的，所述刻蚀停止层为Ta基金属材料。

可选的，所述刻蚀停止层为TaN、TaCN或TaSiN。

可选的，所述氧吸除金属层的材料为Ti、Al或Hf。

可选的，采用APM腐蚀液去除该氧吸除金属层。

本发明实施例提供的半导体器件的制造方法，在形成氧吸除金属层并热退火以减小界面层的厚度之后，将该氧吸除金属层去除，以减小整个栅堆叠的厚度。更进一步地，在双栅工艺中，该刻蚀停止层为形成第一类型器件的第一金属层时的刻蚀停止层，简化工艺步骤，并有效减小栅堆叠的厚度，提高器件的可集成度。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明实施例的半导体器件的制造方法的流程图；

图2-7示出了根据本发明实施例的制造方法形成半导体器件的各个制造过程的截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

正如背景技术的描述，利用氧吸除金属层有利于将界面层的厚度减小，但会增加整个栅极堆叠的厚度，在栅长不断减小后，无法满足器件栅极堆叠的整个厚度的要求，尤其是后栅工艺。为此，本发明提出了一种半导体器件的制造方法，如图1所示，包括：

在衬底上形成栅沟槽；

在栅沟槽中形成高k栅介质层；

在高k栅介质层上形成刻蚀停止层；

在刻蚀停止层上形成氧吸除金属层，并进行热退火；

以刻蚀停止层为停止层，去除氧吸除金属层；

在刻蚀停止层上形成金属栅极。

在本发明中，形成氧吸除金属层并热退火以减小界面层的厚度之后，将该氧吸除金属层去除，以减小整个栅堆叠的厚度。

本发明的方法应用后栅工艺中，以下将结合流程图以及制造过程的截面示意图对后栅工艺中采用本发明的制造方法进行器件制备的实施例进行详细的描述。

首先，形成伪栅器件（图未示出）。

具体地，先提供衬底100，参考图2所示。