一種半導(dǎo)體器件的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度不斷增加，集成電路的特征尺寸也不斷減小，而對于集成電路中各電器元件的質(zhì)量要求也越發(fā)嚴(yán)格。為此，集成電路制備工藝也不斷革新，以提高制得的集成電路電器元件的質(zhì)量。
[0003]如在COMS制備工藝中，后柵(gate last)工藝已逐漸取代前柵(gate first)工藝以提高柵極的質(zhì)量。所謂前柵工藝是指，在半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層內(nèi)形成柵極開口后，直接于柵極開口內(nèi)填充柵極材料，形成柵極，之后進(jìn)行源漏注入，并進(jìn)行退火工藝以激活源漏中的離子，從而形成源區(qū)和漏區(qū)。但前柵工藝中的退火工藝中，柵極不可避免地會受到高溫影響而產(chǎn)生晶體管的閾值電壓Vt漂移問題，從而影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。在后柵工藝中，先在介質(zhì)層的柵極開口內(nèi)填充偽柵材料(如多晶硅)，在偽柵材料露出的襯底中形成源區(qū)和漏區(qū)后去除偽柵材料，重新形成柵極開口，并在柵極開口內(nèi)填充柵極材料以形成柵極。后柵工藝可以減少高溫退火形成源區(qū)和漏區(qū)時造成的柵極損傷問題，進(jìn)而改善形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
[0004]在后柵工藝，去除偽柵材料是關(guān)鍵步驟，在現(xiàn)有的偽柵材料去除工藝中，濕法刻蝕工藝去除偽柵中的偽柵材料的效率低，且刻蝕成本大；采用干法刻蝕工藝，如采用HBr為刻蝕氣體刻蝕偽柵材料可提高偽柵材料的去除效率，但干法刻蝕的刻蝕選擇比較低，在去除偽柵材料后的過刻蝕過程中，會傷及諸如偽柵材料下方的HK (high K)層等半導(dǎo)體器件的其他部分。
[0005]為此，現(xiàn)有技術(shù)還發(fā)展了采用干法刻蝕和濕法刻蝕結(jié)合工藝去除偽柵材料的方案，包括:先以干法刻蝕工藝去除大部分的偽柵材料，之后再以濕法刻蝕工藝去除剩余的偽柵材料，從而提高偽柵材料去除的效率的同時，避免去除偽柵材料對半導(dǎo)體器件其余材料的損傷。
[0006]相比于單采用干法刻蝕去除偽柵材料的工藝，采用干法刻蝕和濕法刻蝕結(jié)合工藝去除偽柵材料的方法可有效緩解半導(dǎo)體器件在刻蝕偽柵材料時受到的損傷。但即使如此，在去除偽柵材料后，半導(dǎo)體器件仍會受到損傷，從而降低造成半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，如增加半導(dǎo)體器件的漏電流等。
[0007]為此，后柵工藝中，如何在確保偽柵材料的刻蝕效率的同時，如何進(jìn)一步降低對半導(dǎo)體器件的損傷是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，減小去除偽柵材料層的過程對半導(dǎo)體襯底的損傷。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括:
[0010]提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成偽柵結(jié)構(gòu)，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括偽柵材料層；
[0011]采用干法刻蝕工藝去除所述偽柵材料層，所述干法刻蝕工藝采用含有H2的氣體為刻蝕氣體。
[0012]可選地，所述干法刻蝕工藝包括:
[0013]第一刻蝕步驟，采用含有H2的氣體為刻蝕氣體去除部分厚度的所述偽柵材料層；
[0014]第二刻蝕步驟，采用含有H2和NH3的氣體為刻蝕氣體去除剩余的所述偽柵材料層。
[0015]可選地，所述干法刻蝕工藝為脈沖刻蝕工藝。
[0016]可選地，所述第一刻蝕步驟，包括:
[0017]射頻頻率為2?60MHz，功率為50?1000W，刻蝕氣體流量為10?lOOOsccm。
[0018]可選地，所述第二刻蝕步驟，包括:
[0019]射頻頻率為2?60MHz，功率為50?1000W，刻蝕氣體流量為10?lOOOsccm。
[0020]可選地，所述第二刻蝕步驟中，所述H2和NH3的體積比為50:1?150:1。
[0021]可選地，在第一刻蝕步驟中，去除的偽柵材料層的厚度為偽柵材料層厚度的30% ?90%。
[0022]可選地，在第一刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體還包括第一輔助氣體，所述第一輔助氣體為NH3、HBr, O2中的一種或多種；
[0023]所述第一輔助氣體與H2的體積比為1:50?1:150。
[0024]可選地，在第二刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體還包括第二輔助氣體，所述第二輔助氣體為HBr和O2中的一種或多種；
[0025]所述第二輔助氣體與H2的體積比為1:50?1:150。
[0026]可選地，在所述第二刻蝕步驟后，在所述偽柵結(jié)構(gòu)中原偽柵材料層位置處形成柵極開口 ；所述形成方法還包括修復(fù)步驟，所述修復(fù)步驟致密化柵極開口底部和側(cè)壁的表面，在所述柵極開口的底部和側(cè)壁的表面形成保護(hù)層。
[0027]可選地，所述修復(fù)步驟包括:向所述柵極開口通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體包括H2或隊(duì)中的一種或多種。
[0028]可選地，所述修復(fù)步驟包括:功率為100?2000W，氣體的流量為100?lOOOsccm，持續(xù)時間10秒?30分鐘。
[0029]可選地，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。
[0030]可選地，所述偽柵結(jié)構(gòu)還包括位于所述半導(dǎo)體襯底和所述偽柵材料層之間的高K介質(zhì)層。
[0031]可選地，所述偽柵結(jié)構(gòu)還包括位于所述高K介質(zhì)層和偽柵材料層之間的擴(kuò)散阻擋層。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033]在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵結(jié)構(gòu)后，采用含有H2 (氫氣)的氣體為刻蝕氣體進(jìn)行干法刻蝕工藝，去除偽柵結(jié)構(gòu)的偽柵材料層，本發(fā)明僅以干法刻蝕工藝，可有效提高去除偽柵材料層的速率，而且所述干法刻蝕工藝采用含有H2的氣體進(jìn)行干刻，H2不會電離而形成H+，從而減少刻蝕工藝中H+對半導(dǎo)體襯底材料的轟擊,進(jìn)而減少H+對半導(dǎo)體襯底的損傷。
[0034]可選地，去除偽柵材料層的干法刻蝕工藝包括第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟，其中，第一刻蝕步驟采用H2進(jìn)行干刻蝕去除部分厚度的偽柵材料層后，再以含有H2和NH3的氣體刻蝕氣體進(jìn)行第二刻蝕步驟，去除剩余的所述偽柵材料層。在上述第一和第二刻蝕步驟中，采用氫氣進(jìn)行干刻，氫氣不會電離而形成H+產(chǎn)生，從而減少刻蝕工藝中，H+對半導(dǎo)體襯底材料的轟擊，進(jìn)而減少H+對半導(dǎo)體襯底的損傷；而且在第二刻蝕步驟中，采用含有4和NH3氣體為刻蝕氣體，其中NH3容易形成0H—，在去除剩余的偽柵材料層后，與H+相比，帶負(fù)電荷的OH—會先與偽柵材料層下方半導(dǎo)體襯底的原子相結(jié)合，從而在半導(dǎo)體襯底表面形成防護(hù)層，進(jìn)而進(jìn)一步減少H+對半導(dǎo)體襯底損傷。
[0035]進(jìn)一步地，第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟的干法刻蝕工藝為脈沖刻蝕工藝，與連續(xù)刻蝕工藝相比可減小離子轟擊速度，從而抑制離子(如H+)進(jìn)入偽柵材料層下方的偽柵結(jié)構(gòu)以及半導(dǎo)體襯底內(nèi)，進(jìn)而降低所述離子(如H+)對半導(dǎo)體器件性能的影響。
[0036]進(jìn)一步地，在所述第二刻蝕步驟后，在介電層內(nèi)形成柵極開口后，進(jìn)行修復(fù)步驟，所述修復(fù)步驟中向柵極開口內(nèi)通入包括H2或隊(duì)的反應(yīng)氣體，能有效去除先前的刻蝕工藝所形成的刻蝕殘留，還可以實(shí)現(xiàn)柵極開口側(cè)壁以及底部結(jié)構(gòu)致密化，在柵極開口側(cè)壁以及底部形成保護(hù)層，從而抑制潮濕環(huán)境對于半導(dǎo)體器件損傷。
【附圖說明】
[0037]圖1是現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件的形成方法造成半導(dǎo)體器件損傷的原理示意圖；
[0038]圖2是現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件的形成方法形成的半導(dǎo)體器件的性能示意圖；
[0039]圖3至8是本發(fā)明半導(dǎo)體器件的形成方法的一實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]正如【背景技術(shù)】所述，在后柵工藝去除偽柵材料的工藝中，常采用干法刻蝕和濕法刻蝕結(jié)合方法，從而在提高偽柵材料去除速率同時，降低半導(dǎo)體受到損傷。然而，即使如此，依然會造成半導(dǎo)體器件損傷，從而影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，而且隨半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷減小，上述缺陷對于半