[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着工艺节点的不断减小，尤其当半导体技术发展到20nm及以下工艺节点，为减小等效氧化层厚度（EOT），往往需要采用后高k介电层后金属栅极（high-K/metal gate all last）工艺来完成半导体器件的制造。对后高k介电层工艺而言，一个难题在于如何保证栅极界面层（IL）的可靠性。众所周知，氟可以改善PMOS器件的负偏压温度不稳定效应(negative bias temperature instability，NBTI)和NMOS器件的热载流子注入(hot-carrier injection，HCI)效应。然而，由于在后高k介电层工艺中，需要在形成栅极界面层和高k介电层之前去除伪栅极界面层（也称伪栅氧化层），因此，如何在器件中引入氟并对其进行活化，成为了后高k介电层工艺面临的一个主要挑战。

对于氮氧化硅（SION）作为栅氧化层的情况或先高k介电层金属栅极工艺，可以在形成伪栅极（一般为多晶硅）之后源极和漏极峰值退火之前在器件的伪栅极和源极、漏极区域进行氟离子（一般为氟或氟化硼等含氟化合物）注入。在源极和漏极退火之后，可以形成具有强的Hf-F和Si-F键的界面。但是，大剂量的氟离子注入会导致对半导体衬底的破坏，并且，对于后高k介电层工艺，出于对热预算的考虑一般需要避免使用高温退火。

可见，如何在器件中引入氟并对其进行活化以及提供一种满足上述要求的半导体器件，是应用后高k介电层工艺的半导体器件的制造方法必须要解决的问题。为解决上述问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件及其制造方法。

本发明实施例一提供一种半导体器件的制造方法，该方法包括：

步骤S101：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成核心器件的伪栅极界面层和伪栅极以及IO器件的栅极界面层和伪栅极；

步骤S102：去除所述核心器件的所述伪栅极和所述IO器件的所述伪栅极；

步骤S103：去除所述核心器件的所述伪栅极界面层，在所述核心器件的所述伪栅极界面层原来的位置形成所述核心器件的栅极界面层；

步骤S104：在所述核心器件的所述栅极界面层和所述IO器件的所述栅极界面层之上分别形成所述核心器件的高k介电层和所述IO器件的高k介电层；

其中，所述方法还包括：在所述步骤S103和所述步骤S104之间对所述半导体衬底进行高压氟退火处理以在所述核心器件的所述栅极界面层和所述IO器件的所述栅极界面层中引入氟离子的步骤，和/或，在所述步骤S104之后对所述半导体衬底进行高压氟退火处理以在所述核心器件的所述高k介电层和所述IO器件的所述高k介电层中引入氟离子的步骤。

其中，在所述步骤S101中，所述IO器件的所述栅极界面层为氧化物层，并且所述氧化物层通过对所述半导体衬底氧化而形成。

其中，在所述步骤S101中，所述核心器件的所述伪栅极与所述IO器件的所述伪栅极的材料为多晶硅。

其中，在所述步骤S101中，所述核心器件的所述伪栅极界面层与所述IO器件的所述栅极界面层在同一工艺中形成，所述核心器件的所述伪栅极与所述IO器件的所述伪栅极在同一工艺中形成。

其中，在所述步骤S102中，去除所述核心器件的所述伪栅极和所述IO器件的所述伪栅极的方法为湿法刻蚀或先干法刻蚀后湿法刻蚀。

其中，在所述步骤S103中，去除所述核心器件的所述伪栅极界面层的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀。

其中，在所述步骤S103中，形成所述核心器件的栅极界面层的方法为化学氧化法或者热氧化法。

其中，在所述步骤S103中，在去除所述核心器件的所述伪栅极界面层之前，形成覆盖所述IO器件的所述栅极界面层的保护层；在形成所述核心器件的所述栅极界面层之后，去除所述保护层。

其中，所述高压氟退火处理的温度为350℃-500℃。

其中，所述高压氟退火处理的退火时间大于等于5分钟。

其中，所述高压氟退火处理的压强为大于等于1个标准大气压小于等于25个标准大气压。

其中，在所述步骤S104中，所述核心器件的所述高k介电层和所述IO器件的所述高k介电层的横截面均呈U型。

其中，在所述步骤S104之后还包括步骤S105：