[发明专利]半导体器件性能改进

说明书

本文描述的实施例在高压退火工艺之后提供热处理工艺以将氢保持在场效应晶体管中的沟道区与栅介电层之间的界面处，同时从栅介电层的主体部分去除氢。热处理工艺可以减小由高压退火引起的阈值电压偏移量。高压退火和热处理工艺可以在形成栅介电层之后的任何时间实施，因此不会中断现有的工艺流程。本发明的实施例还涉及半导体器件性能改进。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件性能改进。

背景技术

随着半导体工业进入纳米技术工艺节点以追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本，来自制造和设计问题的挑战已经引起三维设计的发展，诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET器件通常包括具有高高宽比的半导体鳍，并且在半导体鳍中形成沟道和源极/漏极区。利用沟道的增大的表面积的优点，在鳍结构的侧面上方并且沿着侧面形成(例如，包裹)栅极，以产生更快、更可靠且更好控制的半导体晶体管器件。然而，随着按比例缩小，呈现了新的挑战。

发明内容

本发明的实施例提供了一种半导体结构，包括：有源区，位于衬底上，所述有源区具有沟道区；栅极结构，位于所述有源区的所述沟道区上方，其中，所述栅极结构包括：界面层，位于所述有源区上方；栅介电层，位于所述界面层上方；和栅电极层，位于所述界面层上方；并且其中，所述界面层中的氢的峰值浓度与所述栅介电层中的氢的峰值浓度的比率在0.1至10的范围内。

本发明的另一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：对具有栅介电层的结构实施高压退火工艺，以将氢引入至所述栅介电层和沟道区之间的界面，其中，所述栅介电层形成在有源区的沟道区上方；以及在实施所述高压退火工艺之后，实施退火后处理以减少所述栅介电层中的氢。

本发明的又一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在有源区的沟道区上方形成栅极结构，其中，所述栅极结构包括位于所述有源区上方的栅介电层；在第一压力下退火所述栅极结构以将氢引入到所述栅介电层与所述沟道区之间的界面；以及在第二压力下对所述栅极结构实施退火后处理以减少所述栅介电层中的氢，其中，所述第一压力高于所述第二压力。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A至图1C、图2A至图2B、图3A至图3B、图4A至图4B、图5A至图5B、图6A至图6B、图7A至图7B和图8A至图8B是根据一些实施例的在形成半导体器件的示例工艺中的中间阶段的各个中间结构的各种视图。

图9是根据一些实施例的在高压退火工艺之后的晶体管器件的沟道区的截面图。

图10是根据一些实施例的在退火后处理工艺之后的晶体管器件的沟道区的截面图。

图11包括根据一些实施例的在具有和没有示例性退火后处理工艺的情况下形成的器件中的示例氢浓度分布。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不表示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。