[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

本发明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，在所述半导体衬底上形成介质层及位于所述介质层中的沟槽；在所述介质层上和所述沟槽中形成功函数层；对所述功函数层进行改性处理；在所述沟槽中填充金属，并进行化学机械研磨以露出所述介质层。根据本发明的半导体器件的制造方法，对形成有功函数层的半导体衬底进行氧处理，从而在功函数层中引入氧，以对功函数层改性处理，使得后续在功函数层上生长形成的金属材料层的晶粒尺寸相对于未进行氧处理而生长形成的金属材料层的晶粒尺寸小，可改善化学机械研磨过程中的研磨均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

随着半导体集成电路(IC)工业的迅速发展，高K金属栅极(HKMG)技术已成为半导体领域的重要技术之一。随着半导体器件尺寸的不断缩减，高K金属栅极(HKMG)工艺的发展中，对于具有较小数值工艺节点的CMOS而言，所述高k-金属栅极工艺越来越多的应用“后栅(Gate-last)”工艺，后栅工艺是在对半导体衬底进行漏/源区离子注入操作以及随后的高温退火工艺完成之后再形成金属栅极的过程。一个典型的实施过程包括：在半导体衬底上形成伪栅极结构，所述伪栅极结构由自下而上层叠的栅极介电层和伪栅极材料层构成；在伪栅极结构的两侧形成侧壁结构，之后去除伪栅极结构中的栅极介电层和伪栅极材料层，在侧壁结构之间留下的沟槽内依次形成相关界面层、功函数金属层和金属栅极材料(通常为铝)的填充，以及对填充后的半导体沉底进行化学机械研磨形成最终的金属栅极结构。然而，在完成金属栅极填充金属工艺后的化学机械研磨过程中常常发生晶圆边缘较中心高，从而导致晶圆之间厚度均匀性差以及晶圆内部厚度差异大的问题。

因此，为解决以上问题，有必要提出一种新的半导体器件的制造方法。

发明内容

在发明内容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。本发明的发明内容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。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了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，在所述半导体衬底上形成介质层及位于所述介质层中的沟槽；

在所述介质层上和所述沟槽中形成功函数层；

对所述功函数层进行改性处理；

在所述沟槽中填充金属，并进行化学机械研磨以露出所述介质层。

示例性地，所述改性处理包括氧处理。

示例性地，所述氧处理包括氧离子注入。

示例性地，所述氧处理采用将所述半导体衬底暴露在空气中的方法。

示例性地，在所述介质层中形成沟槽的步骤包括：在形成所述介质层之前形成包括伪栅极材料层的伪栅极结构；形成覆盖所述伪栅极结构侧壁的所述介质层；以及，去除所述伪栅极结构中的伪栅极材料层，以形成所述沟槽。

示例性地，所述伪栅极结构还包括位于所述伪栅极材料层下方的高k介电层，和/或形成于所述半导体衬底和所述高k介电层之间的界面层，和/或形成于所述高k介电层与所述伪栅极材料层之间的覆盖层。

示例性地，在所述沟槽中形成所述功函数层之前还包括在所述沟槽中形成高k介电层以覆盖所述沟槽侧壁和底部的步骤。

示例性地，在形成所述高k介电层之前还包括在所述沟槽底部形成界面层，和/或在形成所述高k介电层之后在所述高k介电层上形成覆盖层的步骤。

示例性地，在形成所述功函数层之后、在形成所述金属之前，还包括在所述沟槽内形成阻挡层。