[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，所述半导体衬底上形成有层间介电层，在所述层间介电层中形成有栅极沟槽；在所述栅极沟槽的底部和侧壁上以及所述层间介电层的表面上依次形成高k介电层和保护层；去除所述保护层位于所述层间介电层表面上方的部分；去除所述高k介电层位于所述层间介电层表面上方的部分；进行第一退火处理；去除所述保护层。本发明的方法可以避免在第一退火处理的过程中由于多个膜层之间热膨胀系数的差异而导致应力过大的问题，从而避免在高k介电层等膜层中形成裂纹缺陷，保证器件的隔离性能，进而改善栅极的漏电流，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的制造方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点，半导体器件的制备受到各种物理极限的限制。

对于更小纳米技术工艺节点，例如7nm及其以下纳米技术工艺节点，PMOS器件可以使用Ge沟道，而NMOS器件可以使用III-V族化合物半导体(例如InGaAs)作为沟道，以提高载流子迁移率。由于技术节点的不断缩小，应用高k介电层可以在保持栅电容不变的情况下，增大栅极介电层薄膜的物理厚度，从而达到降低栅极介电层漏电流、提高器件可靠性的目的，另外为了改善高k介电层和衬底之间的界面特性还通常在高k介电层和衬底之间形成界面层(IL)，界面层和高k电介质的质量的好坏对于器件的性能有很大的影响。

目前，通常使用PCA退火以改善高k介电层和界面层的质量，其中PCA退火通常是在高k介电层上形成保护层(例如无定形硅层)之后，再对高k介电层进行退火工艺，随后将保护层去除；另外还通常使用另一种后沉积退火(PDA)的方法来改善高k介电层的质量。然而上述退火工艺会导致由不同热膨胀系数引起的应力，例如间隙壁氮化硅(SiN)、高k介电层、高k介电层上的覆盖层TiN和后沉积的位于覆盖层TiN上的保护层(例如，无定形硅)该些膜层由于使用的材料不同热膨胀系数不同，热膨胀系数的差异使得在退火工艺过程中膜层之间产生应力，而一旦应力过大，则所有的膜层都可能破裂产生裂纹缺陷，从而使隔离性能降低，导致高的栅极漏电、电连接到栅极的接触(CT)隔离性能变差等问题。

鉴于上述技术问题的存在，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。

针对现有技术的不足，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，所述半导体衬底上形成有层间介电层，在所述层间介电层中形成有栅极沟槽；

在所述栅极沟槽的底部和侧壁上以及所述层间介电层的表面上依次形成高k介电层和保护层；

去除所述保护层位于所述层间介电层表面上方的部分；

去除所述高k介电层位于所述层间介电层表面上方的部分；

进行第一退火处理；

去除所述保护层。

进一步，在形成所述高k介电层之后，形成所述保护层之前，还包括在所述高k介电层的表面上形成覆盖层的步骤。

进一步，去除所述保护层位于所述层间介电层表面上方的部分的步骤包括以下步骤：

形成牺牲材料层填充所述栅极沟槽，并覆盖位于所述层间介电层表面上方的所述保护层；

平坦化所述牺牲材料层直到露出所述保护层；