[发明专利]一种半导体器件及其制造方法和电子装置

说明书

本发明提供一种半导体器件及其制造方法和电子装置，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上预定形成栅极结构的区域形成扩散阻挡层，其中，所述扩散阻挡层中包括金属和非金属元素；使用含所述非金属元素的等离子体处理所述扩散阻挡层，以降低所述扩散阻挡层中的所述金属与所述非金属元素的含量比值。本发明的方法能够改善器件阈值电压在半导体衬底上的分布均匀性，改善局部阈值电压失配问题，以最终提高器件的性能和良率。

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和电子装置。

背景技术

在集成电路制造领域，随着MOS晶体管尺寸的不断缩小，器件的物理极限对器件制备带来的影响也越来越大，器件的特征尺寸按比例缩小也变得更加困难，其中MOS晶体管及其电路制造领域容易出现从栅极向衬底的漏电问题。

在半导体器件的制备工艺中，替代金属栅极被广泛用于获得较低的漏电和更高的器件性能。NMOS器件的阈值电压(Vt)是影响器件性能的最重要的参数之一。并且由于其他一些方面的影响例如漏电、局部Vt失配(mis-match)等，通过离子注入很难解决。NMOS在晶圆内的Vt的数值分布不均匀，尤其是严重的中心和边缘Vt分布不同。

因此，需要提出一种新的半导体器件的制造方法，以解决上述技术问题。

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。

针对目前存在的问题，本发明一方面提供一种半导体器件的制造方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上预定形成栅极结构的区域形成扩散阻挡层，其中，所述扩散阻挡层中包括金属和非金属元素；

使用含所述非金属元素的等离子体处理所述扩散阻挡层，以降低所述扩散阻挡层中的所述金属与所述非金属元素的含量比值。

示例性地，将含所述非金属元素的气体提供到远程等离子体源，以形成含所述非金属元素的等离子体。

示例性地，所述非金属元素为N，则含所述非金属元素的气体包括N₂和/或NH₃。

示例性地，通过原子层沉积方法形成所述扩散阻挡层。

示例性地，所述扩散阻挡层包括TaN，形成所述扩散阻挡层的方法包括以下步骤：

向沉积腔室内脉冲含氮气体；

使用惰性气体对所述沉积腔室进行第一清洗；

向所述沉积腔室内脉冲含Ta的前驱物；

使用惰性气体对所述沉积腔室进行第二清洗；

依次重复执行通入所述含氮气体、所述第一清洗、通入所述含Ta的前驱物和所述第二清洗的步骤若干次，直到形成预定厚度的所述扩散阻挡层。

示例性地，在形成所述扩散阻挡层之前，还包括以下步骤：

在所述半导体衬底上形成栅极凹槽；

在所述栅极凹槽的底部和侧壁上依次形成高K介电层、覆盖层、功函数层。

示例性地，在形成所述扩散阻挡层之后，还包括以下步骤：

在所述栅极凹槽中的所述扩散阻挡层上形成栅极层，并且所述栅极层填充所述栅极凹槽，以形成金属栅极结构。

示例性地，所述半导体器件包括NMOS器件。