一种半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制造方法，所述制造方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括I/O区和核心区；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层；对所述第一氧化物介质层进行预清洗；刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层。与现有工艺相比，本发明专利技术提出半导体器件的制造方法，可提高高k金属栅极的性能，降低缺陷率。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。
技术介绍
随着集成电路的飞速发展，SiO2作为传统的栅介质将不能满足CMOS器件高集成度的要求，需要使用高k介质材料来替代传统的SiO2。但是，在应用中，多晶硅与高k介质材料的结合会出现许多问题，例如，多晶硅耗尽效应、过高的栅电阻等，因此，现在通常采用金属栅替代多晶硅栅电极。应用高k介质层和金属栅的HKMG(高k-金属)技术能够大幅减小栅极的漏电量，进一步缩小晶体管的关键尺寸，并有效地改善晶体管的驱动能力。在高k介质层的制备工艺中，从90纳米节点开始普遍使用新型的栅介质生长工艺，即采用ISSG原位水蒸汽氧化工艺(In-SituSteamGeneration)生成一层超薄高质量的氧化膜。该工艺利用ISSG反应中产生的原子氧的强氧化作用，充分修复Si/SiO2界面，使最终得到的氧化薄膜体内缺陷减少，有效提高了薄膜的质量和电学特性。由于ISSG工艺具有以上优点，目前被广泛应用于先进半导体器件栅介质的制造。然而，ISSG氧化物存在高缺陷的问题。因此，有必要提出一种半导体器件及其制造方法，以解决上述问题。
技术实现思路
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，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括I/O区和核心区；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层；对所述第一氧化物介质层进行预清洗；刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层。示例性地，所述含氢气体为氢气。示例性地，所述预清洗所用的清洗剂为O3。示例性地，使用ISSG法形成所述第一氧化物介质层。示例性地，刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层之前，还包括使用六甲基二硅胺对位于I/O区的第一氧化物介质层进行预处理的步骤。示例性地，刻蚀去除核心区的第一氧化物介质层之后，还包括在位于核心区的半导体衬底上形成第二氧化物介质层的步骤。示例性地，还包括在所述第一氧化物介质层及第二氧化物介质层上形成高K介质层和栅极金属层的步骤。示例性地，使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层所用的温度为300-900℃。示例性地，使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层所用的时间为10s-6min。本专利技术还提供一种采用上述方法制备的半导体器件，所述半导体器件采用上述任一项所述的方法制成。与现有工艺相比，本专利技术提出半导体器件的制造方法，可提高高k金属栅极的性能，降低缺陷率。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1为根据本专利技术的方法依次实施的步骤的流程图。图2a～图2e为根据本专利技术的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图。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，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。现有的一种应用“后高k/后栅极(highk-last/gate-last)”的高k金属栅极技术包括：提供包括I/O区和核心区的导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；刻蚀去除核心区的第一氧化物介质层，在位于核心区的半导体衬底上形成第二氧化物介质层；在所述第一氧化物介质层及第二氧化物介质层上形成高K介质层和金属栅极。其中，第一氧化物介质层主要采用原位水蒸气生成(in-situsteamgeneration，ISSG)热氧化工艺制备。该工艺利用ISSG反应中产生的原子氧的强氧化作用，充分修复Si/SiO2界面，使最终得到的氧化薄膜体内缺陷减少，有效提高了薄膜的质量和电学特性。然而，采用ISSG工艺形成的介质层存在高缺陷的问题。研究发现，缺陷主要形成于I/O区，并且产生缺陷的多为采用双栅重做工艺的器件；而增加等待时间(Q-time)可以减少缺陷的产生。因此，可以认为ISSG介质层的表面存在能够随时间延长逐渐消失的副产物。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，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括I/O区和核心区；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层；对所述第一氧化物介质层进行预清洗；刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层。所述含氢气体为氢气。所述预清洗所用的清洗剂为O3。使用ISSG法形成所述第一氧化物介质层。刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层之前，还包括使用六甲基二硅胺对位于I/O区的第一氧化物介质层进行预处理的步骤。刻蚀去除核心区的第一氧化物介质层之后，还包括在位于核心区的半导体衬底上形成第二氧化物介质层的步骤。还包括在所述第一氧化物介质层及第二氧化物介质层上形成高K介质层和栅极金属层的步骤。使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层所用的温度为300-900℃。使用含氢气体处理所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括I/O区和核心区；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层；对所述第一氧化物介质层进行预清洗；刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括I/O区和核心区；在所述半导体衬底上形成第一氧化物介质层；使用含氢气体处理所述第一氧化物介质层；对所述第一氧化物介质层进行预清洗；刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氢气体为氢气。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预清洗所用的清洗剂为O3。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用ISSG法形成所述第一氧化物介质层。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀去除位于核心区的第一氧化物介质层之前，还包括使用六甲基二硅胺对位于I/O区的第一氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，黄峰，
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