一种半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括核心区和输入输出区，在所述核心区的所述半导体衬底上设置有第一鳍片，在所述输入输出区的所述半导体衬底上设置有第二鳍片；在所述第一鳍片和所述第二鳍片露出的表面上形成第一厚度的栅极介电层；在所述输入输出区形成横跨所述第二鳍片的伪栅极材料层，并在所述核心区形成露出所述栅极介电层的凹槽；在所述凹槽内填充牺牲材料层；刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物；去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层，以形成栅极沟槽。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制造方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点，半导体器件的制备受到各种物理极限的限制。随着CMOS器件尺寸的不断缩小，来自制造和设计方面的挑战促使了三维设计如鳍片场效应晶体管(FinFET)的发展。相对于现有的平面晶体管，FinFET是用于20nm及以下工艺节点的先进半导体器件，其可以有效控制器件按比例缩小所导致的难以克服的短沟道效应，还可以有效提高在衬底上形成的晶体管阵列的密度，同时，FinFET中的栅极环绕鳍片(鳍形沟道)设置，因此能从三个面来控制静电，在静电控制方面的性能也更突出。对于后高k工艺，通常先形成栅极介电层，再在栅极介电层上形成伪栅极材料层多晶硅，再形成源漏极等之后，再通常将伪栅极材料层多晶硅全部去除，以露出形成在核心区和输入输出区内的全部栅极介电层，而由于在核心区和输入输出区对于栅极介电层的要求不同，因此需要将核心区的栅极介电层(例如氧化物)去除，而保留输入输出区的栅极介电层，常规做法是先在输入输出区内的栅极介电层上形成图案化的光刻胶层，以阻挡对输入输出区的栅极介电层的蚀刻，暴露核心区器件，再利用刻蚀工艺去除核心区内的厚的栅极介电层(例如栅极氧化层)，然后将光刻胶去除，再在核心区热氧化形成栅极介电层。但是在光刻胶去除过程中，如果使用灰化的方法和/或湿法去除的方法去除光刻胶层，则灰化的方法将会对IO区预定保留的栅极介电层造成等离子损伤，而如果使用湿法方法去除光刻胶，通常使用SPM溶液，SPM溶液很容易导致栅极介电层上的氮氧化物的过蚀刻，导致栅极介电层的大量损失，使得IO区的栅极介电层厚度的均一性难以控制，进而对器件的可靠性和栅极漏电流造成负面影响。因此，为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括核心区和输入输出区，在所述核心区的所述半导体衬底上设置有第一鳍片，在所述输入输出区的所述半导体衬底上设置有第二鳍片；在所述第一鳍片和所述第二鳍片露出的表面上形成第一厚度的栅极介电层；在所述输入输出区形成横跨所述第二鳍片的伪栅极材料层，并在所述核心区形成露出所述栅极介电层的凹槽；在所述凹槽内填充牺牲材料层；刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物；去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层，以形成栅极沟槽。进一步，在所述凹槽内填充牺牲材料层的方法包括以下步骤：在所述凹槽内填充所述牺牲材料层，并使所述牺牲材料层的表面与所述伪栅极材料层的表面齐平，其中，所述牺牲材料层的材料包括光刻胶层。进一步，去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层的方法包括以下步骤：对所述牺牲材料层进行曝光；湿法刻蚀去除所述伪栅极材料层的同时显影去除所述牺牲材料层。进一步，采用四甲基氢氧化铵溶液作为所述湿法刻蚀的腐蚀液。进一步，使用湿法刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物，其中，该湿法刻蚀使用NH4OH作为腐蚀液。进一步，形成所述伪栅极材料层和所述凹槽的方法包括以下步骤：形成横跨所述第一鳍片和所述第二鳍片的伪栅极材料层；形成图案化的掩膜层，以覆盖所述输入输出区内的所述伪栅极材料层；以所述图案化的掩膜层为掩膜，蚀刻去除所述核心区内的所述伪栅极材料层，以形成所述凹槽，并保留所述伪栅极材料层位于所述输入输出区内的部分；去除所述图案化的掩膜层。进一步，在形成所述伪栅极材料之前，形成所述栅极介电层之后，还包括以下步骤：形成阻挡层，以覆盖所述半导体衬底以及所述栅极介电层；在去除所述核心区内的所述伪栅极材料层之后，去除所述掩膜层之前，去除所述核心区内的所述阻挡层，并减薄所述核心区内的所述栅极介电层的厚度至第二厚度。进一步，去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层之后，还包括以下步骤：去除所述核心区内的所述栅极介电层；在所述核心区露出的所述第一鳍片的表面形成界面层；在所述栅极沟槽的底部和侧壁上形成高k介电层。进一步，在形成所述栅极介电层之前，还包括以下步骤：在所述半导体衬底的表面上形成隔离结构，所述隔离结构的顶面低于所述第一鳍片以及所述第二鳍片的顶面。进一步，所述界面层的厚度小于所述第一厚度。进一步，所述第一厚度的范围为20埃～40埃；所述第二厚度的范围为5埃～15埃。进一步，使用去耦合等离子掺氮技术对所述栅极介电层的表面进行处理，并在氮化后进行退火处理，以形成所述阻挡层。本专利技术的制造方法，保留伪栅极材料位于所述输入输出区内的部分，并在核心区内的凹槽中形成牺牲材料层，然后再去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层，因此，在输入输出区内的伪栅极材料层覆盖栅极介电层，对输入输出区内的栅极介电层起到保护作用，使得栅极介电层免于受到等离子损伤和/或湿法刻蚀过程中受到过蚀刻损失，同时在核心区内形成牺牲材料层，对核心区内的栅极介电层起到保护作用，防止在刻蚀去除伪栅极材料层表面上的氧化物时对栅极介电层造成过刻蚀损伤，因此，根据本专利技术的方法，提高了器件的可靠性，并使得输入输出区内的栅极介电层的厚度均匀性更好，并且无需使用其他额外的掩膜。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A至图1Q示出了本专利技术一个实施方式的半导体器件的制造方法的相关步骤所获得的器件的剖面示意图；图2示出了本专利技术一个实施方式的半导体器件的制造方法的工艺流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括核心区和输入输出区，在所述核心区的所述半导体衬底上设置有第一鳍片，在所述输入输出区的所述半导体衬底上设置有第二鳍片；在所述第一鳍片和所述第二鳍片露出的表面上形成第一厚度的栅极介电层；在所述输入输出区形成横跨所述第二鳍片的伪栅极材料层，并在所述核心区形成露出所述栅极介电层的凹槽；在所述凹槽内填充牺牲材料层；刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物；去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层，以形成栅极沟槽。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括核心区和输入输出区，在所述核心区的所述半导体衬底上设置有第一鳍片，在所述输入输出区的所述半导体衬底上设置有第二鳍片；在所述第一鳍片和所述第二鳍片露出的表面上形成第一厚度的栅极介电层；在所述输入输出区形成横跨所述第二鳍片的伪栅极材料层，并在所述核心区形成露出所述栅极介电层的凹槽；在所述凹槽内填充牺牲材料层；刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物；去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层，以形成栅极沟槽。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述凹槽内填充牺牲材料层的方法包括以下步骤：在所述凹槽内填充所述牺牲材料层，并使所述牺牲材料层的表面与所述伪栅极材料层的表面齐平，其中，所述牺牲材料层的材料包括光刻胶层。3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，去除所述牺牲材料层和所述伪栅极材料层的方法包括以下步骤：对所述牺牲材料层进行曝光；湿法刻蚀去除所述伪栅极材料层的同时显影去除所述牺牲材料层。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，采用四甲基氢氧化铵溶液作为所述湿法刻蚀的腐蚀液。5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使用湿法刻蚀去除所述伪栅极材料层表面的氧化物，其中，该湿法刻蚀使用NH4OH作为腐蚀液。6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述伪栅极材料层和所述凹槽的方法包括以下步骤：形成横跨所述第一鳍片和所述第二鳍片的伪栅极材料层；形成图案化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31