[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，基底上具有层间介质层，层间介质层中具有贯穿其厚度的开口，开口侧壁具有侧墙；在开口侧壁和底部形成硅层，硅层具有第一表面粗糙度；对硅层的表面进行修复刻蚀处理，使得硅层具有第二表面粗糙度，所述第二表面粗糙度小于第一表面粗糙度；进行修复刻蚀处理后，对硅层、所述开口侧壁的侧墙及开口底部的基底进行氧等离子体处理，在开口侧壁和底部形成厚度均匀的氧化硅层；去除所述氧化硅层后，在开口侧壁和底部形成栅介质层；在栅介质层表面形成填充满开口的金属栅电极。所述方法降低了栅介质层的表面粗糙度，从而降低了半导体器件阈值电压的差异性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一，MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底内的源漏区。

随着MOS晶体管集成度越来越高，MOS晶体管工作需要的电压和电流不断降低，晶体管开关的速度随之加快，随之对半导体工艺方面要求大幅度提高。因此，业界找到了替代SiO₂的高介电常数材料(High-K Material)作为栅介质层，以更好的隔离栅极结构和MOS晶体管的其它部分，减少漏电。同时，为了与高K(K大于3.9)介电常数材料兼容，采用金属材料替代原有多晶硅作为栅电极层。高K栅介质层和金属栅电极构成金属栅极结构，使得MOS晶体管的漏电进一步降低。

通常采用后栅工艺形成具有金属栅极结构的MOS晶体管，在后栅工艺中，先在半导体衬底上形成伪栅极结构，在伪栅极结构两侧的半导体衬底上形成层间介质层，所述层间介质层的顶部表面和所述伪栅极结构的顶部表面齐平，然后去除伪栅极结构，在伪栅极结构定义的位置形成金属栅极结构。

然而，现有技术中形成半导体器件的方法中，栅介质层的表面粗糙度较大，导致不同的半导体器件之间的阈值电压的差异性较大。

发明内容

本发明解决的问题是避免栅介质层的表面粗糙度大的问题，从而避免半导体器件阈值电压的差异性较大。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有层间介质层，所述层间介质层中具有贯穿其厚度的开口，所述开口侧壁具有侧墙；在所述开口侧壁和底部形成硅层，所述硅层具有第一表面粗糙度；对所述硅层的表面进行修复刻蚀处理，使得所述硅层具有第二表面粗糙度，所述第二表面粗糙度小于第一表面粗糙度；进行修复刻蚀处理后，对所述硅层、所述开口侧壁的侧墙及开口底部的基底进行氧等离子体处理，在所述开口侧壁和底部形成厚度均匀的氧化硅层；去除所述氧化硅层后，在所述开口侧壁和底部形成栅介质层；在所述栅介质层表面形成填充满所述开口的金属栅电极。

可选的，所述修复刻蚀处理的工艺为化学下游刻蚀法。

可选的，所述化学下游刻蚀法的工艺参数为：刻蚀气体包括CF₄和O₂，CF₄的流量为100sccm～1000sccm，O₂的流量为5sccm～100sccm，源功率为100瓦～1500瓦，腔室压强为2mtorr～50mtorr，温度为0摄氏度～200摄氏度。

可选的，所述氧等离子体处理的工艺参数为：采用的气体包括氧气，所述氧气的流量为10sccm～1000sccm，源射频功率为100瓦～1500瓦，腔室压强为5mtorr～200mtorr，温度为25摄氏度～120摄氏度。

可选的，所述硅层的厚度为5埃～100埃。

可选的，形成所述硅层的工艺为原子层沉积工艺或等离子体化学气相沉积工艺。

可选的，去除所述氧化硅层的工艺为湿刻工艺或干刻工艺。