[发明专利]一种制造金属栅半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种半导体制造技术领域，更确切的说，本发明涉及一种制造金属栅半导体器件的方法。

背景技术

在高k金属栅半导体器件制造领域的后栅极工艺中，如何有效并低成本的制造器件区域的伪栅极介电层十分关键，特别是在界面层和高k层形成步骤之前进行的制造伪栅极介电层的步骤十分关键。因为其涉及到伪栅极氧化层性质以及之后制造过程中的刻蚀效果。现有技术中，在有源区和沟道形成之后，往往在核心器件区域和输出输入（I/O）器件区域分别执行热氧化和双栅工艺等形成各自的栅极氧化层。通常的，在伪栅极的多晶硅层去除之后，使用湿法清洗以及双栅掩膜来去除核心器件区域的热氧化形成的氧化层，然后再重生长氧化层作为界面层，然后再进行高k层的沉积等步骤。但是用上述的方法去除伪栅极介电层会对层间介电层（ILD）、界面层的载流子迁移，栅极氧化层的可靠性等造成不利影响。

但是目前制造金属栅半导体器件的工艺中没有方法来克服上述问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种制造金属栅半导体器件的方法，包括步骤：

a)提供半导体衬底，包括核心器件区域和I/O器件区域；

b)使用化学氧化的方法在所述核心器件区域的衬底上形成伪栅极介质层；

c)在所述核心器件区域的伪栅极介质层上形成伪栅极；

d)在所述衬底中形成源漏极；

e)去除所述核心器件区域的伪栅极和所述核心器件区域的伪栅极介质层以形成沟槽；

f)填充所述沟槽形成金属栅极。

进一步，其中步骤b)中所述化学氧化的方法包括使用SC-1或Ozone处理液。

进一步，其中所述使用SC-1的化学氧化方法的反应温度是50-80摄氏度，

进一步，其中所述使用的Ozone处理液包括O3和去离子水.

进一步，其中所述使用Ozone处理液的化学氧化方法的反应温度为常温。

进一步，其中所述核心器件区域的伪栅极介质层是SiO2层。

进一步，其中所述核心器件区域的伪栅极介质层的厚度为5-12埃。

进一步，其中所述去除核心器件区域的伪栅极介质层的方法是湿刻蚀的方法。

进一步，其中使用多晶硅形成所述核心器件区域的伪栅极。

进一步，其中所述去除核心器件区域的伪栅极的方法是干刻蚀、湿刻蚀或干刻蚀加湿刻蚀的方法。

进一步，其中所述核心器件区域的伪栅极的去除停止于所述核心器件区域的伪栅极介质层上。

进一步，还包括在步骤e)之后形成栅极界面层于所述沟槽中的步骤。

进一步，其中使用化学氧化或热氧化的方法来形成所述栅极界面层。

进一步，其中使用SiO2形成所述栅极界面层。

进一步，还包括在步骤f)之前形成高k栅极介电层于所述沟槽中。

进一步，其中所述金属栅极包括依次堆栈的功函数金属层和导电层。

进一步，其中所述功函数金属层具有两层堆栈结构。

进一步，其中使用钴形成所述导电层。

进一步，其中使用沉积和CMP的方法形成所述金属栅极。

进一步，其中还包括在步骤d)之后在所述半导体衬底上沉积层间介电层，以及进行平坦化以露出所述伪栅极的步骤。

在本发明的制造金属栅半导体器件的方法中，由于核心器件区域的伪栅极介质层是由化学氧化而非热氧化的方法形成，所以该化学氧化介质层可以在湿刻蚀去除步骤中很快地被刻蚀掉，从而大大的缩短了反应时间。此外，该反应步骤可以具有较低的酸浓度。从而还可以消除对ILD的损伤。基于此，还可以进一步的减少衬底与界面层之间的界面在制造过程中受到的不良影响，从而可以提高器件的电子迁移率以及栅极绝缘层的可靠性。

附图说明

图1-6是本发明各个工艺步骤的器件剖面图。

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发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明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，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的制造金属栅半导体器件的方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。