高介电层金属栅器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高介电层金属栅器件的制造方法，在去除伪多晶硅及介电层后执行氟离子注入，并在形成衬垫氧化物后进行第一次退火，在形成高介电层后执行第二次退火，使氟离子由衬底的沟道区扩散至衬垫氧化层和高介电层，与不稳定的氢键结合形成氟硅基团，降低了氟离子由伪多晶硅扩散入高介电层过程中工艺的不可控性和工艺难度。

【技术实现步骤摘要】
高介电层金属栅器件的制造方法
本专利技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种高介电层金属栅(HKMG)器件的制造方法。
技术介绍
随着半导体集成电路的发展，现有的半导体器件，如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中普遍使用的多晶硅栅极逐渐显露出以下问题：因栅极损耗引起栅极绝缘层有效厚度增加，掺杂物容易通过多晶硅栅极渗透到衬底引起阀值电压变化，难以实现细小宽度上低电阻值等。为解决上述问题，半导体技术发展了以金属栅极替代现有多晶硅栅极的半导体器件，并使用高介电常数(highk)材料作为栅绝缘层的半导体器件，称之为高介电层金属栅(HKMG，high-kmetal-gate)器件。高介电层金属栅器件在高介电层与硅的界面具有大量的界面态，这是由于在半导体制程中会形成不稳定的氢键，导致NMOS晶体管和PMOS晶体管工作过程中产生大量界面态，从而改变MOS晶体管性能，具体表现为NMOS晶体管HCI(HotCarrierInjection，热载流子注入)效应和PMOS晶体管的NBTI(NegativeBiasTemperatureInstability，负偏压不稳定性)效应。为了解决由不稳定氢键导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高介电层金属栅器件的制造方法，包括：在衬底上形成包括介电层、伪多晶硅和侧壁氧化层的栅极结构；在衬底上沉积形成夹层绝缘层，并进行化学机械研磨以露出所述伪多晶硅；刻蚀去除伪多晶硅和介电层，以形成底部暴露与伪多晶硅对应的衬底的凹槽；执行氟离子注入以对暴露的衬底进行掺杂；在所述凹槽底部形成衬垫氧化层并执行第一次退火；在所述衬垫氧化层上沉积形成高介电层并执行第二次退火；在所述高介电层上形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种高介电层金属栅器件的制造方法，包括：在衬底上形成包括介电层、伪多晶硅和侧壁氧化层的栅极结构；在衬底上沉积形成夹层绝缘层，并进行化学机械研磨以露出所述伪多晶硅；刻蚀去除伪多晶硅和介电层，以形成底部暴露与伪多晶硅对应的衬底的凹槽；执行氟离子注入以对暴露的衬底进行掺杂；在所述凹槽底部形成衬垫氧化层并执行第一次退火；在所述衬垫氧化层上沉积形成高介电层并执行第二次退火；在所述高介电层上形成金属栅极；其中，所述衬底为硅。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底上形成包括介电层、伪多晶硅和侧壁氧化层的栅极结构包括：在衬底上形成NMOS有源区及PMOS有源区，并在NMOS有源区和PMOS有源区之间形成浅沟槽隔离；在NMOS有源区及PMOS有源区上分别形成NMOS介电层及PMOS介电层，及NMOS伪多晶硅和PMOS伪多晶硅，并在NMOS介...

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