專利名稱：高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
高介電常數(shù)(High-K)金屬柵極堆疊已經(jīng)在45nm工藝節(jié)點引入，以解決傳統(tǒng)柵極所面臨的技術(shù)障礙，如降低EOT (Equivalent Oxide Thickness,等效柵氧化層厚度)和降低Vt (閾值電壓)等，從而提升了半導(dǎo)體器件的性能?，F(xiàn)有的一種高介電常數(shù)金屬柵極(HKMG，High-K Metal Gate)半導(dǎo)體器件的工藝流程，以CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)器件為例并參見圖1a 圖ld，介紹如下。如圖1a所示，CMOS包括NMOS區(qū)及PMOS區(qū)，NMOS區(qū)和PMOS區(qū)之間形成有淺溝槽隔離(STI，Shallow Trench Isolation)8 ;NM0S區(qū)上形成有NMOS高介電層I以及設(shè)置在NMOS高介電層I上的NMOS偽多晶硅6，在NMOS高介電層I以及NMOS偽多晶硅6的兩側(cè)形成有NMOS側(cè)壁氧化層4，形成NMOS柵極結(jié)構(gòu)；PM0S區(qū)上同樣形成有PMOS高介電層2、PM0S偽多晶硅7及PMOS高介電層2和PMOS偽多晶硅7兩側(cè)的PMOS側(cè)壁氧化層5，形成PMOS柵極結(jié)構(gòu)；在形成上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)后，在NMOS側(cè)壁氧化層4及PMOS側(cè)壁氧化層5之間沉積夾層絕緣層3，進行化學(xué)機械研磨去除多余的沉積材料，以露出偽多晶硅6和7。接著如圖1b所示，在NMOS柵極結(jié)構(gòu)上形成覆蓋NMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠9，通過干法刻蝕去除PMOS偽多晶硅7。如圖1c所示，去除光刻膠9后，在整個CMOS上沉積一層PMOS金屬功函數(shù)層10，并在PMOS金屬功函數(shù)層10上沉積金屬層，如金屬鋁(Al)，進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層3上的PMOS金屬功函數(shù)層10以及多余的金屬，以露出夾層絕緣層3這樣就在原PMOS偽多晶硅7的位置上形成了 PMOS金屬柵極11。如圖1d所示，以同樣的工序，用光刻膠掩膜覆蓋PMOS柵極結(jié)構(gòu)，利用干法刻蝕移除NMOS偽多晶硅6，去除覆蓋PMOS的光刻膠掩膜，沉積NMOS金屬功函數(shù)層及金屬層，進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層3上的NMOS金屬功函數(shù)層12以及金屬層，這樣就在原NMOS偽多晶硅6的位置形成了 NMOS金屬柵極13，進而，形成了高介電常數(shù)金屬柵極CMOS結(jié)構(gòu)。為進一步提高半導(dǎo)體器件的性能，現(xiàn)有技術(shù)中在形成金屬柵極結(jié)構(gòu)后，對器件進行高溫退火處理，如進行1000°C尖峰退火(spike annealing),可以減少金屬柵極缺陷,進一步降低半導(dǎo)體器件的閾值電壓Vt，從而進一步提高半導(dǎo)體器件的性能。但是，采用高溫退火處理使得金屬柵極產(chǎn)生金屬蒸發(fā)，從而會污染退火腔室，甚至造成設(shè)備損壞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，在提升HKMG半導(dǎo)體器件性能的同時，避免對退火腔室的污染和設(shè)備損壞。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
一種高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，包括:提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底、在所述襯底上形成有高介電層和金屬柵極，在高介電層和金屬柵極的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壁氧化層；對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火。進一步，所述形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過如下方法制成:提供襯底，在所述襯底上依次形成高介電層和偽多晶硅，并在高介電層和偽多晶硅的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層；去除偽多晶硅形成凹槽，在所述凹槽中沉積金屬柵極，以形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。進一步，所述金屬柵極包括依次沉積在所述凹槽中的金屬功函數(shù)層和金屬層。進一步，在提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件之后，對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火之前還包括:在所述半導(dǎo)體器件表面沉積一氮化硅層。進一步，所述氮化硅層厚度為50 500 A。進一步，所述低溫退火過程中采用紫外線照射或者微波輻射，退火氣氛中采用D2、H2或者二者的混合氣體，保護氣體采用N2、Ar、NH3或者其中至少兩種氣體的混合氣體，其中，D2流量0.1 5slm, H2流量I 50slm, NH3流量I 50slm, N2流量I IOOslm, Ar流量I lOOslm，低溫退火溫度為200 500°C，低溫退火時間為10 120min。進一步，所述退火腔室氣體還包括N2、Ar和/或NH3。進一步，所述半導(dǎo)體器件為CMOS。進一步,所述CMOS通過如下方法制成:在襯底上定義NMOS區(qū)及PMOS區(qū)，并在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)之間形成淺溝槽隔離；在NMOS區(qū)及PMOS區(qū)上分別形成NMOS高介電層及PMOS高介電層，及NMOS偽多晶硅和PMOS偽多晶硅，并在NMOS高介電層、NMOS偽多晶硅的兩側(cè)及PMOS高介電層、PMOS偽多晶硅的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層；在襯底上形成夾層絕緣層，并進行化學(xué)機械研磨以露出偽多晶硅；形成覆蓋NMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠，通過干法刻蝕去除PMOS偽多晶硅；去除光刻膠，在整個CMOS上沉積一層PMOS金屬功函數(shù)層，并在PMOS金屬功函數(shù)層上沉積金屬層，進行化學(xué)機械研磨以露出夾層絕緣層，形成PMOS金屬柵極；形成覆蓋PMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠，通過干法刻蝕移除NMOS偽多晶硅；去除光刻膠，沉積匪OS金屬功函數(shù)層及金屬層，進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層上的NMOS金屬功函數(shù)層以及金屬層,形成了 NMOS金屬柵極。進一步，在形成側(cè)壁氧化層之后，形成夾層絕緣層之前，還包括在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)的步驟。進一步，在形成側(cè)壁氧化層之后，在PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)之前，還包括在PMOS區(qū)上嵌入應(yīng)力膜的步驟。進一步，所述應(yīng)力膜材料為SiGe。從上述方案可以看出，本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，在形成高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)之后，對半導(dǎo)體器件進行低溫退火，使得在退火過程中，避免由于退火溫度過高導(dǎo)致的柵極金屬產(chǎn)生蒸發(fā)而污染退火腔室，造成設(shè)備損壞；并且，低溫退火過程中采用紫外線照射或者微波輻射，退火腔室氣體采用D2、H2或者兩者的混合氣體，在退火過程中使得D2、H2易于滲透進金屬柵極中，D+、H+離子容易與金屬柵極中的氧缺陷結(jié)合，以減少金屬柵極的缺陷，調(diào)節(jié)金屬柵極功函數(shù)，降低閾值電壓，提高所述半導(dǎo)體器件性能；在所述半導(dǎo)體器件表面沉積氮化硅層，由于氮化硅較為致密，在不影響D2、H2或者兩者的混合氣體滲入金屬柵極的情況下，可以進一步保證在進行低溫退火過程中，柵極的金屬材料不會蒸發(fā)擴散，而污染退火腔室，造成設(shè)備損壞。


圖1a至圖1d為現(xiàn)有的一種CMOS制造過程中CMOS結(jié)構(gòu)演化示意圖；圖2為本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法流程圖；圖3是本發(fā)明中的高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法流程圖；圖4和圖5為采用本發(fā)明方法過程中CMOS結(jié)構(gòu)演化示意圖；圖6a是NMOS不采用低溫退火和采用低溫退火的閾值電壓變化曲線圖；圖6b是PMOS不采用低溫退火和采用低溫退火的閾值電壓變化曲線圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的名稱如下:UNMOS高介電層，2、PM0S高介電層，3、夾層絕緣層，4、側(cè)壁氧化層，6、NM0S偽多晶硅，7、PM0S偽多晶硅，8、淺溝槽隔離，9、光刻膠，I O, PMOS金屬功函數(shù)層，1UPM0S金屬柵極，
12,NMOS金屬功函數(shù)層，13,NMOS金屬柵極，14、氮化硅層，15低溫退火處理，21、不采用低溫退火的NMOS閾值電壓曲線，22、采用低溫退火的NMOS閾值電壓曲線，31、不采用低溫退火的PMOS閾值電壓曲線，32、采用低溫退火的PMOS閾值電壓曲線
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖2所示，本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，包括:提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底、在所述襯底上形成有高介電層和金屬柵極，在高介電層和金屬柵極的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壁氧化層；對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火。其中，如圖3所示，該形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過如下方法制成:提供襯底，在所述襯底上依次形成聞介電層和偽多晶娃，并在聞介電層和偽多晶硅的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層；去除偽多晶硅形成凹槽，在所述凹槽中沉積金屬柵極，以形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。其中，所述襯底可以包含任何能夠作為在其上構(gòu)建半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料，比如硅襯底，或者已制成了場隔離區(qū)的硅襯底或者絕緣材料上的硅襯底。高介電層材料可以選擇HfO2 (氧化鉿)，采用原子層沉積(ALD, Atomic Layer Deposition)等現(xiàn)有方法進行沉積，偽多晶硅和側(cè)壁氧化層的沉積、偽多晶硅的去除、金屬柵極的沉積均可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。在提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件之后，對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火之前還可以包括步驟:在所述半導(dǎo)體器件表面沉積一氮化硅層。所述氮化硅層厚度為50 500 A,可以采用化學(xué)氣相沉積(CVD)等現(xiàn)有方法進行沉積。該氮化硅層的沉積主要是進一步保證后續(xù)的低溫退火過程中，柵極的金屬材料不會蒸發(fā)擴散，而污染退火腔室，造成設(shè)備損壞。低溫退火過程中采用紫外線照射或者微波輻射，退火氣氛采用D2 (氘氣)、H2 (氫氣)或者兩者的混合氣體，其中D2流量0.1 5slm，H2流量I 50slm，退火氣氛中的保護氣體可以采用N2 (氮氣)、Ar (氬氣)、NH3(氨氣)或者N2、Ar、NH3三種氣體中至少兩種氣體的混合氣體，其中NH3流量I 50slm，N2流量I lOOslm，Ar流量I lOOslm，退火腔室中的氣壓可以選擇常壓(760ΤΟΠ.)，紫外線或者微波功率可以為100 500W，低溫退火溫度為200 500°C，低溫退火時間為10 120min。低溫退火過程中采用紫外線照射或者微波輻射，使得D2、H2或者兩者的混合氣體可以在低溫退火過程中易于滲透進金屬柵極中，D+、H+離子容易與金屬柵極中的氧缺陷結(jié)合，以減少金屬柵極缺陷，調(diào)節(jié)金屬柵極功函數(shù)，降低閾值電壓，提高半導(dǎo)體器件性能。現(xiàn)以CMOS為例，對本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法進行進一步的介紹。請參照圖la，提供一襯底，在襯底上定義NMOS區(qū)及PMOS區(qū)，并在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)之間形成淺溝槽隔離8 ;在NMOS區(qū)及PMOS區(qū)上分別形成NMOS高介電層I及PMOS高介電層2，及NMOS偽多晶硅6和PMOS偽多晶硅7，并在匪OS高介電層1、NMOS偽多晶硅6的兩側(cè)及PMOS高介電層2、PMOS偽多晶硅7的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層4 ;在襯底上形成夾層絕緣層3，并進行化學(xué)機械研磨(CMP)以露出NMOS偽多晶硅6和PMOS偽多晶硅7。如圖1b所示，在NMOS柵極結(jié)構(gòu)上形成覆蓋NMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠9，通過干法刻蝕去除PMOS偽多晶硅7。如圖1c所示，去除光刻膠9，在整個CMOS上沉積一層PMOS金屬功函數(shù)層10，并在PMOS金屬功函數(shù)層10上沉積金屬層，如金屬鋁(Al)，再進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層3上的PMOS金屬功函數(shù)層10以及多余的金屬，以露出夾層絕緣層3，從而形成PMOS金屬柵極11。如圖1d所示，以前述同樣的工序，形成覆蓋PMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠，通過干法刻蝕移除NMOS偽多晶硅6 ;之后去除覆蓋PMOS的光刻膠，沉積NMOS金屬功函數(shù)層12及金屬層，再進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層3上的NMOS金屬功函數(shù)層12以及金屬層，從而形成NMOS金屬柵極13。在上述過程中，還包括其他現(xiàn)有的CMOS制造步驟，比如:在形成側(cè)壁氧化層4之后，形成夾層絕緣層3之前，還包括在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)的步驟；以及為增強PMOS性能而引入的應(yīng)力技術(shù)，比如，在形成側(cè)壁氧化層4之后，在PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)之前，在PMOS區(qū)上嵌入應(yīng)力膜的步驟，現(xiàn)有技術(shù)中，該步驟常采用SiGe材料作為應(yīng)力膜進行嵌入。上述過程均可采用現(xiàn)有半導(dǎo)體制造工藝實現(xiàn)，更具體的技術(shù)細節(jié)此處不再贅述。
如圖4所示，在形成PMOS金屬柵極11和NMOS金屬柵極13之后，在整個CMOS上沉積一氮化硅(SiN)層14，該氮化硅層14可以采用CVD等現(xiàn)有方法進行沉積，厚度為50 500人。其主要作用是防止在后續(xù)的低溫退火過程中柵極的金屬材料的蒸發(fā)擴散，進而避免退火腔室的污染，防止設(shè)備損壞。如圖5所示，對形成氮化硅層14之后的CMOS進行低溫退火處理15。該低溫退火處理15過程中采用紫外線(UV)照射，退火腔室中摻入D2、H2或者兩者的混合氣體；或者該低溫退火處理15過程中采用微波(miCTowave)輻射，退火氣氛采用D2、H2或者二者的混合氣體，保護氣體采用N2、Ar、NH3或者其中至少兩種氣體的混合氣體，D2流量0.1 5slm，H2流量I 50slm,NH3流量I 50slm,N2流量I IOOslm, Ar流量I IOOslm,紫外線或者微波功率采用100 500W，退火的腔室氣壓為常壓，低溫退火溫度為200 500°C，低溫退火時間為10 120min。該低溫退火處理15過程，可以避免退火過程中金屬柵極的金屬材料擴散至退火腔室中，而污染腔室。本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法中采用低溫退火處理15過程。該過程中，相比于高溫退火過程而言本發(fā)明中由于退火溫度，從而在退火過程中，金屬柵極的金屬材料不易擴散至退火腔室中而造成對腔室的污染。而沉積氮化硅層14，也是為了防止金屬柵極在退火過程中的擴散，所以從該角度來說，氮化硅層14的沉積步驟是一個可選步驟，但增加該步驟后，其防止金屬擴散的效果必然更好。圖6a和圖6b分別為NMOS和PMOS不采用上述低溫退火過程和采用上述低溫退火過程的閾值電壓變化圖，其中縱坐標(biāo)為積累曲線(cumulation curve)代表的是百分比，橫坐標(biāo)為閾值電壓(單位:伏)。圖6a中，不采用低溫退火的NMOS閾值電壓曲線21處于采用低溫退火的NMOS閾值電壓曲線22的右側(cè)，從圖6a中可以看出，采用上述低溫退火后，NMOS的Vt (閾值電壓)值明顯小于不采用低溫退火過程的NMOS的Vt值。圖6b中，不采用低溫退火的PMOS閾值電壓曲線31處于采用低溫退火的PMOS閾值電壓曲線32的右側(cè)，從圖6b中可以看出，采用上述低溫退火后，PMOS的Vt (閾值電壓)值明顯小于不采用低溫退火過程的PMOS的Vt值。進一步說明的是，圖6a和圖6b中，采用低溫退火的NMOS閾值電壓曲線22和采用低溫退火的PMOS閾值電壓曲線32的區(qū)域中均有多條曲線，其中各曲線是低溫退火過程中分別采用不同參數(shù)所得到的不同閾值電壓曲線結(jié)果。其具體工藝參數(shù)為:氣體及流量比分別選擇N2: H2 = 15: 5slm、N2: H2 = 17: 1.7slm，退火腔室氣壓為常壓，退火溫度分別選擇400°C、410°C,退火時間分別選擇30min、60min。需要注意的是該工藝參數(shù)以及圖6a和圖6b所示內(nèi)容均是對本發(fā)明有益效果的具體說明，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍，為達到更優(yōu)的器件性能，在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)對工藝參數(shù)的調(diào)整均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。上述結(jié)果表明了采用本發(fā)明的上述低溫退火過程后，CMOS的閾值電壓均產(chǎn)生了不同程度的降低。由此可以看出，本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法中采用的低溫退火過程降低了 CMOS的閾值電壓，從而進一步提高了半導(dǎo)體器件的性能，并且如前所述，本發(fā)明的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法中采用低溫退火工藝，避免了由于退火溫度過高導(dǎo)致的柵極金屬產(chǎn)生蒸發(fā)而污染退火腔室，造成設(shè)備損壞。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，包括: 提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底、在所述襯底上形成有高介電層和金屬柵極，在高介電層和金屬柵極的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壁氧化層； 對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過如下方法制成: 提供襯底，在所述襯底上依次形成聞介電層和偽多晶娃，并在聞介電層和偽多晶娃的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層； 去除偽多晶硅形成凹槽，在所述凹槽中沉積金屬柵極，以形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述金屬柵極包括依次沉積在所述凹槽中的金屬功函數(shù)層和金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件之后，對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火之前還包括:在所述半導(dǎo)體器件表面沉積一氮化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述氮化硅層厚度為50 500 A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述低溫退火過程中采用紫外線照射或者微波輻射，退火氣氛中采用D2、H2或者二者的混合氣體，保護氣體采用N2、Ar、NH3或者其中至少兩種氣體的混合氣體，其中，D2流量0.1 5slm, H2 流量 I 50slm, NH3 流量 I 50slm, N2 流量 I IOOslm, Ar 流量 I IOOslm,低溫退火溫度為200 500°C，低溫退火時間為10 120min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述退火腔室氣體還包括N2、Ar和/或NH3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為CMOS。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述CMOS通過如下方法制成: 在襯底上定義NMOS區(qū)及PMOS區(qū)，并在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)之間形成淺溝槽隔離；在NMOS區(qū)及PMOS區(qū)上分別形成NMOS高介電層及PMOS高介電層，及NMOS偽多晶硅和PMOS偽多晶娃，并在NMOS高介電層、NMOS偽多晶硅的兩側(cè)及PMOS高介電層、PMOS偽多晶硅的兩側(cè)形成側(cè)壁氧化層； 在襯底上形成夾層絕緣層，并進行化學(xué)機械研磨以露出偽多晶硅； 形成覆蓋NMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠，通過干法刻蝕去除PMOS偽多晶硅； 去除光刻膠，在整個CMOS上沉積一層PMOS金屬功函數(shù)層，并在PMOS金屬功函數(shù)層上沉積金屬層，進行化學(xué)機械研磨以露出夾層絕緣層，形成PMOS金屬柵極； 形成覆蓋PMOS柵極結(jié)構(gòu)的光刻膠， 通過干法刻蝕移除NMOS偽多晶硅； 去除光刻膠，沉積NMOS金屬功函數(shù)層及金屬層，進行化學(xué)機械研磨，去除夾層絕緣層上的NMOS金屬功函數(shù)層以及金屬層,形成了 NMOS金屬柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在形成側(cè)壁氧化層之后，形成夾層絕緣層之前，還包括在NMOS區(qū)和PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在形成側(cè)壁氧化層之后，在PMOS區(qū)上形成源漏區(qū)之前，還包括在PMOS區(qū)上嵌入應(yīng)力膜的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力膜材料為Si Ge。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高介電常數(shù)金屬柵極半導(dǎo)體器件制造方法，包括提供形成有高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括襯底、在所述襯底上形成有高介電層和金屬柵極，在高介電層和金屬柵極的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壁氧化層；對所述半導(dǎo)體器件進行低溫退火。本發(fā)明在形成高介電常數(shù)金屬柵極結(jié)構(gòu)之后，對半導(dǎo)體器件進行低溫退火，降低了金屬柵極缺陷，降低了閾值電壓，提高了半導(dǎo)體器件性能，同時使得在退火過程中，避免由于退火溫度過高導(dǎo)致的柵極金屬產(chǎn)生蒸發(fā)而污染退火腔室，造成設(shè)備損壞。
文檔編號H01L21/324GK103165440SQ20111040786
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者林靜 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司