[发明专利]半导体器件的制造方法有效

申请号：	201510245409.4	申请日：	2015-05-14
公开（公告）号：	CN105280499B	公开（公告）日：	2018-08-28
发明（设计）人：	叶明熙;吕信谚;陈昭成;章勋明	申请（专利权）人：	台湾积体电路制造股份有限公司
主分类号：	H01L21/336	分类号：	H01L21/336;H01L21/28
代理公司：	北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409	代理人：	章社杲;李伟
地址：	中国台***	国省代码：	中国台湾;71
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摘要：
搜索关键词：	氧化物层衬底半导体器件栅极间隔烘烤冲洗开口含氟化合物金属栅电极栅极介电层蒸汽混合物去离子水栅极堆叠栅极结构暴露去除加热制造包围
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【说明书】：

公开一种形成半导体器件的方法。该方法包括，在第一温度时将栅极结构的伪氧化物层暴露于包括NH₃和含氟化合物的蒸汽混合物中，其中伪氧化物层在衬底上方形成并且被包括与伪氧化物层的材料不同的材料的栅极间隔件包围。该方法进一步包括，在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗衬底。该方法可进一步包括，在室中烘烤衬底，衬底被加热到比第一温度和第二温度高的第三温度。所述暴露、冲洗和烘烤步骤去除伪氧化物层，由此在栅极间隔件中形成开口。该方法可进一步包括在所述开口中形成具有高k栅极介电层和金属栅电极的栅极堆叠件。本发明还涉及一种半导体器件的制造方法。

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种半导体器件制造方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业已经经历了指数增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了数代IC，其中，每代都具有比前代更小且更复杂的电路。在IC的演化过程中，功能密度(即，每芯片面积互连器件的数量)通常已经增加，而几何尺寸(即，使用制造工艺可以产生的最小组件(或线))却已减小。这种按比例缩小工艺通常的好处在于增加生产效率和降低相关成本。这种按比例缩小也增加了处理和制造IC的复杂度。

在一些IC设计中，由于工艺节点收缩而实现的一种进步是用金属栅电极替代了典型的多晶硅栅电极以在降低部件尺寸的情形下来改进器件性能。一种形成金属栅极堆叠件的工艺被称为替代工艺或者是“后栅极”工艺，在该工艺中最后制造最终的栅极堆叠件以允许随后工艺的数量减少，随后工艺包括在栅极形成之后必须实施的高温处理。然而，实现这种IC制造工艺是有挑战的，尤其是在诸如N20，N16和更小的节点的先进的工艺节点中按比例缩小IC部件的情况下。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供一种形成半导体器件的方法，包括如下步骤：

在第一温度时将栅极结构的伪氧化物层暴露于包括NH₃和含氟化合物的蒸汽混合物中，所述伪氧化物层在衬底上方形成并且被包括与所述伪氧化物层的材料不同的材料的栅极间隔件包围；以及

在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗所述衬底。

优选地，冲洗步骤包括：用旋转干燥工艺和异丙醇(IPA)干燥工艺中的一种干燥所述衬底。

优选地，本发明的方法进一步包括：

在室中烘烤所述衬底，所述衬底被加热到比所述第一温度和所述第二温度高的第三温度，

其中，所述暴露、所述冲洗和所述烘烤步骤去除所述伪氧化物层由此在所述栅极间隔件中形成开口。

优选地，本发明的方法进一步包括：形成具有高k介电层和金属栅电极的栅极堆叠件，所述栅极堆叠件至少部分地占据所述开口。

优选地，所述第一温度的范围从约20℃至约70℃，所述第二温度的范围从约20℃至约80℃，以及所述第三温度的范围从约90℃至约200℃。

优选地，所述暴露步骤、所述冲洗步骤和所述烘烤步骤各自在集群工具的三个室中的相应的一个室中进行。

优选地，所述烘烤步骤伴有在所述衬底上方的惰性气体流。