半导体器件的形成方法技术

一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，第一区域部分基底上形成有第一伪栅，第二区域部分基底上形成有第二功函数层以及位于第二功函数层表面的牺牲层；采用干法刻蚀工艺刻蚀去除第一伪栅，且牺牲层表面暴露在干法刻蚀环境中；刻蚀去除牺牲层，在第二区域层间介质层内形成第二开口；形成覆盖于第一开口底部表面和侧壁表面、以及第二开口底部表面和侧壁表面的第一功函数层；形成覆盖于第一功函数层表面的第一金属栅极，第一金属栅极还填充满第一开口和第二开口。本发明专利技术去除了受到损伤的牺牲层，在第一区域形成第一金属栅极的同时，在第二区域形成第一金属栅极，优化了半导体器件的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种半导体器件的形成方法。
技术介绍
目前，在半导体器件的制造工艺中，P型金属氧化物半导体(PMOS，P type Metal Oxide Semiconductor)管、N型金属氧化物半导体(NMOS，N type Metal Oxide Semiconductor)管、或者由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)管是构成芯片的主要器件。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，器件的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当器件尺寸减小到一定程度时，各种因为器件的物理极限所带来的二级效应相继出现，器件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器件漏电流大的问题。器件的漏电流大，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，减小了器件的漏电流。然而，尽管引入的高k金属栅工艺，现有技术形成的半导体器件的电学性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术采用先形成第二金属栅极后形成第一金属栅极的工艺时，形成的半导体器件的电学性能差。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供包括第一区域和第二区域的基底，所述第一区域部分基底上形成有第一伪栅，所述第二区域部分基底上形成有第二功函数层以及位于第二功函数层表面的牺牲层，所述第一区域和第二区域基底表面还形成有层间介质层，且所述层
间介质层覆盖于第一伪栅侧壁表面和牺牲层侧壁表面；采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述第一伪栅，在所述第一区域层间介质层内形成第一开口，且所述牺牲层表面暴露在所述干法刻蚀环境中；刻蚀去除所述牺牲层，在所述第二区域层间介质层内形成第二开口；形成覆盖于所述第一开口底部表面和侧壁表面、以及第二开口底部表面和侧壁表面的第一功函数层；形成覆盖于所述第一功函数层表面的第一金属栅极，所述第一金属栅极还填充满所述第一开口和第二开口，且所述第一金属栅极顶部与层间介质层顶部齐平。可选的，所述牺牲层的材料为Al、非晶碳、多晶硅或氮化硅；所述第一金属栅极的材料为Cu、Al或W。可选的，所述牺牲层的材料为Al，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述牺牲层。可选的，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为氢氟酸溶液，氢氟酸溶液中氢氟酸与去离子水的体积比为1:100至1:1000。可选的，在形成所述第一开口之后，还包括步骤：对所述第一开口进行湿法清洗。可选的，所述湿法清洗和湿法刻蚀工艺在同一道工艺步骤中进行。可选的，在对所述第一开口进行湿法清洗之后，刻蚀去除所述牺牲层。可选的，在形成所述第一开口之后，牺牲层内具有氯离子残留。可选的，刻蚀去除所述第一伪栅的工艺参数为：刻蚀气体为HBr、O2和Cl2，还向刻蚀腔室内通入He，刻蚀腔室压强为2毫托至50毫托，刻蚀的源功率为200瓦至2000瓦，刻蚀加偏压功率为10瓦至100瓦，HBr流量为50sccm至500sccm，O2流量为2sccm至20sccm，Cl2流量为10sccm至300sccm，He流量为50sccm至500sccm。可选的，形成所述第二功函数层以及牺牲层的工艺步骤包括：所述第二区域部分基底上形成有第二伪栅，且所述层间介质层覆盖于第二伪栅侧壁表面；刻蚀去除所述第二伪栅，在所述第二区域层间介质层内形成第三开口；在所述第三开口底部和侧壁表面形成第二功函数层；在所述第二功函数层表
面形成牺牲层，所述牺牲层填充满所述第三开口，且所述牺牲层顶部与层间介质层顶部齐平。可选的，所述第一区域为NMOS区域，所述第二区域为PMOS区域；所述第一功函数层的材料为TiAl；所述第二功函数层的材料为TiN。可选的，所述第一区域为PMOS区域，所述第二区域为NMOS区域；所述第一功函数层的材料为TiN；所述第二功函数层的材料为TiAl。可选的，形成所述第一金属栅极的工艺步骤包括：形成覆盖于所述第一功函数层表面的金属膜，所述金属膜填充满第一开口和第二开口，且所述金属膜顶部高于层间介质层顶部表面；研磨去除高于层间介质层顶部表面的金属膜，形成所述第一金属栅极。可选的，所述基底与第一伪栅之间形成有第一栅介质层；所述基底与第二功函数层之间形成有第二栅介质层。可选的，所述第一栅介质层的材料为高k栅介质材料；所述第二栅介质层的材料为高k栅介质材料。可选的，所述第一伪栅的材料为多晶硅、非晶碳或氮化硅。可选的，所述第一区域为NMOS区域或PMOS区域；所述第二区域为NMOS区域或PMOS区域，且所述第一区域和第二区域的类型不同。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的半导体器件的形成方法的技术方案中，先在第二区域形成第二功函数层以及位于第二功函数层表面的牺牲层，然后采用干法刻蚀工艺刻蚀去除第一区域的第一伪栅，在第一区域层间介质层内形成第一开口，且牺牲层暴露在所述干法刻蚀环境中，导致牺牲层受到刻蚀损伤，牺牲层内的晶格缺陷增多，若不去除牺牲层，则在后续形成第一金属栅极的工艺过程中，牺牲层极易被腐蚀；而本专利技术中，刻蚀去除所述牺牲层，在所述第二区域层间介质层内形成第二开口；然后在第一开口底部表面和侧壁表面、以及第二开口底部表面和侧壁表面形成第一功函数层；接着，形成覆盖于第一功函数层表面的第一金属栅极，且第一金属栅极还填充满第一开口和第二开口。由
于第二区域的第一金属栅极未经历刻蚀损伤，因此第二区域的第一金属栅极的性能优良，从而使得形成的半导体器件的电学性能优良。并且，本专利技术中在形成第一区域的第一金属栅极的同时，在第二区域形成第一金属栅极，无需额外的工艺步骤，既提高了生产效率又减少的生产成本。进一步，本专利技术在刻蚀第一伪栅以形成第一开口之后，才刻蚀去除牺牲层，因此避免了第二功函数层暴露在刻蚀第一伪栅的刻蚀环境中，使得第二功函数层保持良好的性能。进一步，本专利技术在形成第一开口之后，对第一开口进行湿法清洗，提高第一开口的洁净度，为形成第一功函数层提供良好的界面性能。进一步，本专利技术第一区域为NMOS区域、第二区域为PMOS区域，相应第一功函数层的材料为TiAl，第二功函数层的材料为TiN，使得形成的PMOS管的功函数层为第二功函数层和第一功函数层的叠加结构，且材料为TiAl的第一功函数层对PMOS管的功函数层的功函数值的影响较小，从而使PMOS管的功函数层的功函数值仍符合工艺要求。进一步，本专利技术采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除牺牲层，湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为氢氟酸溶液，氢氟酸溶液中氢氟酸和去离子水的体积比为1:100至1:1000，氢氟酸溶液对牺牲层的刻蚀速率非常快，而对第二功函数层以及层间介质层的刻蚀速率很小，从而防止第二功函数层以及层间介质层受到刻蚀损伤。附图说明图1至图4为本专利技术一实施例提供的半导体器件形成过程的剖面结构示意图；图5至图13为本专利技术另一实施例提供的半导体器件形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的半导体器件的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供包括第一区域和第二区域的基底，所述第一区域部分基底上形成有第一伪栅，所述第二区域部分基底上形成有第二功函数层以及位于第二功函数层表面的牺牲层，所述第一区域和第二区域基底表面还形成有层间介质层，且所述层间介质层覆盖于第一伪栅侧壁表面和牺牲层侧壁表面；采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述第一伪栅，在所述第一区域层间介质层内形成第一开口，且所述牺牲层表面暴露在所述干法刻蚀环境中；刻蚀去除所述牺牲层，在所述第二区域层间介质层内形成第二开口；形成覆盖于所述第一开口底部表面和侧壁表面、以及第二开口底部表面和侧壁表面的第一功函数层；形成覆盖于所述第一功函数层表面的第一金属栅极，所述第一金属栅极还填充满所述第一开口和第二开口，且所述第一金属栅极顶部与层间介质层顶部齐平。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供包括第一区域和第二区域的基底，所述第一区域部分基底上形成有第一伪栅，所述第二区域部分基底上形成有第二功函数层以及位于第二功函数层表面的牺牲层，所述第一区域和第二区域基底表面还形成有层间介质层，且所述层间介质层覆盖于第一伪栅侧壁表面和牺牲层侧壁表面；采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述第一伪栅，在所述第一区域层间介质层内形成第一开口，且所述牺牲层表面暴露在所述干法刻蚀环境中；刻蚀去除所述牺牲层，在所述第二区域层间介质层内形成第二开口；形成覆盖于所述第一开口底部表面和侧壁表面、以及第二开口底部表面和侧壁表面的第一功函数层；形成覆盖于所述第一功函数层表面的第一金属栅极，所述第一金属栅极还填充满所述第一开口和第二开口，且所述第一金属栅极顶部与层间介质层顶部齐平。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为Al、非晶碳、多晶硅或氮化硅；所述第一金属栅极的材料为Cu、Al或W。3.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为Al，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述牺牲层。4.根据权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为氢氟酸溶液，氢氟酸溶液中氢氟酸与去离子水的体积比为1:100至1:1000。5.根据权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述第一开口之后，还包括步骤：对所述第一开口进行湿法清洗。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述湿法清洗和湿法刻蚀工艺在同一道工艺步骤中进行。7.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在对所述第一开口进行湿法清洗之后，刻蚀去除所述牺牲层。8.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述第一开口之后，牺牲层内具有氯离子残留。9.根据权利要求1或8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，刻蚀去除所述第一伪栅的工艺参数为：刻蚀气体为HBr、O2和Cl2，还向刻蚀腔室内通入He，刻蚀腔室压强为2毫托至50毫托，刻蚀的源功率为200瓦至2000瓦，刻蚀加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕新，
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