[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成盖帽层，所述盖帽层中含有氧离子；在所述盖帽层上形成含有铝离子的吸附层；对所述吸附层、盖帽层以及高k栅介质层进行退火处理，所述退火处理适于使所述盖帽层中氧离子向所述高k栅介质层内扩散，且在所述退火处理过程中所述吸附层吸附所述氧离子；在进行所述退火处理之后，去除所述吸附层；在所述高k栅介质层上形成金属层。本发明不仅提高了高k栅介质层的性能，还提高了界面层的致密度，且还避免基底被过度氧化，提高了形成的半导体器件的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。

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，半导体结构的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当半导体结构尺寸减小到一定程度时，各种因为半导体结构的物理极限所带来的二级效应相继出现，半导体结构的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。其中，在半导体制作领域，最具挑战性的是如何解决半导体结构漏电流大的问题。半导体结构的漏电流大，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，并使用金属作为栅电极，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，减小了半导体结构的漏电流。

尽管高k金属栅极的引入能够在一定程度上改善半导体器件的电学性能，但是现有技术形成的半导体器件的电学性能仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法，改善形成的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形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成盖帽层，所述盖帽层中含有氧离子；在所述盖帽层上形成含有铝离子的吸附层；对所述吸附层、盖帽层以及高k栅介质层进行退火处理，所述退火处理适于使所述盖帽层中氧离子向所述高k栅介质层内扩散，且在所述退火处理过程中所述吸附层吸附所述氧离子；在进行所述退火处理之后，去除所述吸附层；在所述高k栅介质层上形成金属层。

可选的，所述高k栅介质层内含有氧空位；所述退火处理适于使所述高k栅介质层内的氧空位含量减少。

可选的，所述吸附层的厚度为10埃～50埃；所述盖帽层的厚度为30埃～60埃。

可选的，所述盖帽层的材料为含有氧离子的TiN或者含有氧离子的TaN。

可选的，所述吸附层中的铝离子原子百分比含量为10％～60％。

可选的，所述吸附层的材料包括TiAl、TaAl或AlN。

可选的，所述吸附层中还具有铝离子扩散抑制离子。

可选的，所述吸附层的材料包括TiAlC、TaAlC或AlCN。

可选的，采用低温炉内退火工艺进行所述退火处理，其中，退火温度为450摄氏度～600摄氏度，退火时长为1.5小时～2.5小时。

可选的，采用尖峰退火工艺进行所述退火处理，其中，退火温度为800摄氏度～950摄氏度。

可选的，在去除所述吸附层之后、形成所述金属层之前，还去除所述盖帽层。

可选的，在形成所述金属层之前、去除所述盖帽层之后，还包括步骤：在所述高k栅介质层上形成保护层。

可选的，在形成所述金属层之前，还包括步骤，在所述高k栅介质层上形成功函数层。

可选的，采用湿法刻蚀工艺，刻蚀去除所述吸附层。