[发明专利]后栅型半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供一种后栅型半导体器件的制造方法，在用于消除高K栅介质层缺陷的第一次退火之后，首先，在所述高K栅介质层表面依次形成富氧材料层和吸氧材料层，并进行第二次退火，在第二次退火过程中，所述富氧材料层中的部分氧扩散到所述高K栅介质层中，从而减少所述高K栅介质层中的氧空位缺陷，保证了高K栅介质层的性能，而所述吸氧材料层能吸附所述富氧材料层中的氧，防止过多的氧扩散进入高K栅介质层和层间介质层而使层间介质层变厚,影响器件性能；其次，在移除吸氧材料层和富氧材料层后进行第三次退火，以重新激活源漏区离子的活性，减小源漏区的电阻，提高晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种后栅型半导体器件的制造方法。

背景技术

随着集成电路的飞速发展，栅长度和二氧化硅(SiO₂)栅氧化层厚度不断减小，栅介质层可靠性问题、多晶硅栅耗尽效应、费米能级的钉扎、过高的栅电阻以及严重的硼穿透等现象越发严重，严重制约半导体器件特性的进一步提高，因此具有低等效氧化物厚度(EOT，Equivalent Oxide Thickness)的高k材料的栅介质层和金属栅极相结合的栅堆叠结构受到了广泛的应用。目前，针对高k栅介质/金属栅技术包括前栅(Gate First)工艺和后栅(Gate Last)工艺，其中后栅工艺通常是在源漏区形成之后，通过栅极替代工艺形成由高K栅介质层和金属栅极堆叠的结构，但该工艺中用于消除高K栅介质缺陷的退火步骤的退火温度通常比源漏离子激活热退火工艺的退火温度低，会导致原本被激活的源/漏离子的活性退化甚至丧失，严重降低器件的性能。

因此，需要提出一种新的后栅型半导体器件的制造方法，能够解决在高K栅介质层沉积后的退火工艺对源漏区离子活性的影响，提高器件的性能。

发明内容

本发明的目的在于一种后栅型半导体器件的制造方法，能够消除高K栅介质层沉积后的退火工艺对源漏区离子活性的影响，同时兼顾保证高K栅介质层性能和源漏区离子活性，提高器件的性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种后栅型半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，在所述半导体衬底表面上形成有层间介质层，所述层间介质层中形成有栅槽，所述栅槽两侧的半导体衬底中形成有源漏区；

在所述栅槽表面以及所述层间介质层表面沉积高K介质材料并进行第一次退火，形成高K栅介质层；

在所述高K栅介质层表面依次形成富氧材料层和吸氧材料层，并进行第二次退火以将富氧材料层中的部分氧扩散到高K栅介质层中；

去除所述吸氧材料层和富氧材料层，并进行第三次退火；

在所述栅槽中形成金属栅极。

进一步的，所述半导体衬底表面具有鳍部，所述栅槽位于所述鳍部上方，所述源漏区位于所述栅槽两侧的鳍部中。

进一步的，形成所述高K栅介质层之前，在所述栅槽侧壁形成界面保护层。

进一步的，所述界面保护层的材质为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。

进一步的，所述第一次退火的温度为500℃～600℃。

进一步的，所述富氧材料层的材料为氮化钛或氮化钽。

进一步的，所述吸氧材料层的材质为能够在所述第二次退火过程中将所述富氧材料层中的部分氧吸附出来的任意材料。

进一步的，所述吸氧材料层为非晶硅、非晶锗、非晶砷化镓、非晶硫化砷、非晶硒、非晶氧化物、非晶碳化物和非晶氮化物中的至少一种。

进一步的，所述吸氧材料层的厚度为

进一步的，所述第二次退火的温度为800℃～1000℃。