[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种半导体器件及其形成方法，形成方法包括：提供基底，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上的锗硅层；对所述锗硅层进行氧化处理，在所述锗硅层上形成含氧锗硅层；对所述含氧锗硅层表面进行还原处理，降低所述含氧锗硅层中的锗含量；在进行所述还原处理后，在所述含氧锗硅层上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成金属栅极。本发明改善锗硅沟道区与高k栅介质层之间的界面性能，且提高形成的高k栅介质层的质量，从而提高形成的半导体器件的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

集成电路尤其超大规模集成电路的主要半导体器件是金属-氧化物-半导体场效应管(MOS晶体管)。随着集成电路制作技术的不断发展，半导体器件技术节点不断减小，半导体结构的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当半导体结构尺寸减小到一定程度时，各种因为半导体结构的物理极限所带来的二级效应相继出现，半导体结构的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。其中，在半导体制作领域，最具挑战性的是如何解决半导体结构漏电流大的问题。半导体结构的漏电流大，主要是由传统栅介质层厚度不断减小所引起的。

当前提出的解决方法是，采用高k栅介质材料代替传统的二氧化硅栅介质材料，并使用金属作为栅电极，以避免高k材料与传统栅电极材料发生费米能级钉扎效应以及硼渗透效应。高k金属栅的引入，减小了半导体结构的漏电流。

为了改善半导体器件的电学性能，引入锗硅材料作为沟道区材料。然而，现有技术形成的半导体器件的电学性能有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，改善形成的半导体器件的电学性能。

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，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上的锗硅层；对所述锗硅层进行氧化处理，在所述锗硅层上形成含氧锗硅层；对所述含氧锗硅层表面进行还原处理，降低所述含氧锗硅层中的锗含量；在进行所述还原处理后，在所述含氧锗硅层上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成金属栅极。

可选的，在还原性气体氛围下，进行所述还原处理。

可选的，所述还原性气体包括H₂S、H₂或者CO中的一种或多种。

可选的，所述还原处理的处理温度在550℃～850℃范围内。

可选的，所述还原处理的处理时长在30min～2h范围内。

可选的，在进行所述还原处理之前，所述含氧锗硅层的厚度为8埃～20埃。

可选的，所述还原处理适于降低所述含氧锗硅层表面的锗含量。

可选的，在进行所述还原处理后、形成所述高k栅介质层之前，还包括：对所述含氧锗硅层表面进行再氧化处理，在所述含氧锗硅层上形成氧化硅层。

可选的，采用快速热退火工艺进行所述再氧化处理。

可选的，所述再氧化处理的工艺参数包括：O₂流量为5sccm～50sccm，处理温度在600℃～800℃范围内。

可选的，在进行所述还原处理后、进行所述再氧化处理之前，还包括：对所述含氧锗硅层表面进行清洗处理。

可选的，所述氧化处理采用的工艺为热氧化工艺。

可选的，在形成所述金属栅极之前，还包括：在含氧氛围下，对所述高k栅介质层进行退火处理。

可选的，采用尖峰退火工艺进行所述退火处理，所述退火处理的退火温度在800℃～950℃范围内。

可选的，所述衬底的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅或砷化镓。