一種半導(dǎo)體器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)于0. 13um以下工藝，負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性（NBTI : Negative Bias Temperature Instability)對(duì)于PMOS而言是一項(xiàng)重要的可靠性因素。在 高k金屬柵極技術(shù)中，由于高k材料的晶化、界面層重新生長(zhǎng)、鍺硅層中硼的向外擴(kuò)散等的 負(fù)面效應(yīng)，負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性（NBTI)變得越來(lái)越嚴(yán)重。
[0003] 在現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的制造方法中，通常采用高溫氮化硅（高溫工藝下形成的氮 化硅）或碳摻雜氮化硅（摻雜有碳的氮化硅）或低溫氮化硅（低溫工藝下形成的氮化硅） 形成鍺硅遮蔽層，通過(guò)對(duì)該鍺硅遮蔽層進(jìn)行刻蝕形成遮蔽層側(cè)壁（PSR spacer)。
[0004] 基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本專(zhuān)利的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在形成有界面層（IL)和高k介電層 (HK)條件下，高溫氮化硅或碳摻雜氮化硅形成的遮蔽層側(cè)壁會(huì)加重負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性 (NBTI)，而這很可能是界面層和高k介電層的降級(jí)所導(dǎo)致，或遮蔽層側(cè)壁中的碳摻雜物擴(kuò) 散至界面層和高k介電層所導(dǎo)致。具體地，具有高熱預(yù)算的高溫氮化硅的形成過(guò)程可能導(dǎo) 致界面層（IL)重新生長(zhǎng)（re-growth)和高k介電層（HK)晶化（crystallization),進(jìn)而加 重NBTI。通常碳摻雜的碳化硅的形成溫度也高于非碳摻雜的氮化硅，因此碳摻雜的碳化硅 的形成過(guò)程也會(huì)造成上述問(wèn)題。
[0005] 對(duì)于高k金屬柵極技術(shù)，在金屬硅化物以及鍺硅層的形成過(guò)程中對(duì)偽柵極（多晶 硅）兩翼的保護(hù)對(duì)良率至關(guān)重要，而這需要具有低濕法刻蝕速率的高溫氮化硅或碳摻雜 氮化硅作為鍺硅遮蔽層從而形成不易被濕法刻蝕損耗的遮蔽層側(cè)壁。通常低溫氮化硅具 有較高的濕法刻蝕速率，如果單純采用低溫氮化硅作為遮蔽層側(cè)壁，由于低溫氮化硅的刻 蝕速率過(guò)高，往往會(huì)導(dǎo)致遮蔽層側(cè)壁的頂部被嚴(yán)重刻蝕，而這會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)的金屬硅化物 (NiSi)工藝中在偽柵極的頂端側(cè)翼形成金屬硅化物，阻礙后續(xù)的偽柵極去除工藝，最終影 響半導(dǎo)體器件的良率。
[0006] 由此可見(jiàn)，為保證NBTI需采用低溫氮化硅形成遮蔽層側(cè)壁，而未了保護(hù)偽柵極頂 端側(cè)翼則需采用高溫氮化硅或碳摻雜氮化硅，二者之間存在矛盾和沖突。在現(xiàn)有的半導(dǎo)體 器件的制造方法中，保證NBTI與保護(hù)偽柵極頂端側(cè)翼之間存在的矛盾與沖突，直接制約著 半導(dǎo)體器件的良率提升和性能改善。因此，為解決以上問(wèn)題，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器 件的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：
[0008] 步驟SlOl :提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成包括界面層、高k介電層、 偽柵極和偽柵極硬掩膜的偽柵極結(jié)構(gòu)；
[0009] 步驟S102 :在所述半導(dǎo)體襯底上沉積氮化娃形成鍺娃遮蔽層,對(duì)所述鍺娃遮蔽層 進(jìn)行刻蝕以形成遮蔽層側(cè)壁；其中，在沉積所述氮化硅的過(guò)程中，在第一預(yù)定時(shí)間段內(nèi)使工 藝溫度隨時(shí)間升高，以保證所述遮蔽層側(cè)壁的內(nèi)側(cè)部分為低溫氮化硅而外側(cè)部分為高溫氮 化石圭；
[0010] 步驟S103 :形成鍺娃層、主側(cè)壁、源極和漏極以及金屬娃化物；
[0011] 步驟S104 :進(jìn)行應(yīng)力臨近技術(shù)處理；
[0012] 步驟S105 :在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層；
[0013] 步驟S106 :去除所述偽柵極，在所述偽柵極原來(lái)的位置形成金屬柵極。
[0014] 可選地，在所述步驟S102中，在沉積所述氮化硅的過(guò)程中，工藝溫度的范圍控制 在 500-700 °C。
[0015] 可選地，在所述步驟S102中，在沉積所述氮化硅的過(guò)程中，在第二預(yù)定時(shí)間段內(nèi) 進(jìn)行碳摻雜并使碳摻雜濃度逐漸升高，以保證所述遮蔽層側(cè)壁的內(nèi)側(cè)部分不含碳而外側(cè)部 分摻雜有碳。
[0016] 可選地，在所述步驟S102中，進(jìn)行碳摻雜時(shí)碳的原子百分比摻雜濃度的范圍控制 在om
[0017] 可選地，在所述步驟S102中，所述第二預(yù)定時(shí)間段的起始點(diǎn)晚于或等于所述第一 預(yù)定時(shí)間段的起始點(diǎn)。
[0018] 可選的，在第一預(yù)定時(shí)間段內(nèi)工藝溫度隨時(shí)間升高的幅度和曲線(xiàn)可以根據(jù)需要任 意調(diào)節(jié)。同樣，可選的，在第二預(yù)定時(shí)間段內(nèi)C摻雜濃度隨時(shí)間升高的幅度和曲線(xiàn)也可以根 據(jù)需要任意調(diào)節(jié)。
[0019] 可選地在所述步驟S102中，在對(duì)所述鍺硅遮蔽層進(jìn)行刻蝕以形成遮蔽層側(cè)壁 (106)的過(guò)程中采用的刻蝕工藝為干法刻蝕，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體包括CH4、CH3F、 CH2F2' CHF3和CF4中的至少一種。
[0020] 可選地，在所述步驟S102中，在形成所述遮蔽層側(cè)壁之后，還包括對(duì)所述半導(dǎo)體 襯底的源極和漏極區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成用于容置鍺硅層的溝槽的步驟，其所采用的刻蝕工 藝包括干法刻蝕或者干法刻蝕加濕法刻蝕，其中，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體包括Cl2、 HCl和HBr中的至少一種，所述濕法刻蝕采用的刻蝕液包括TMAH、NaOH和KOH中的至少一 種。
[0021] 可選地，在所述步驟S104中，所述應(yīng)力臨近技術(shù)處理包括濕法刻蝕，所述濕法刻 蝕采用的刻蝕液包括磷酸，并且所采用的工藝溫度為100-180°C。
[0022] 可選地，所述步驟S105包括：在所述半導(dǎo)體襯底上沉積介電材料層并進(jìn)行CMP以 暴露出所述偽柵極，其中，在所述CMP的過(guò)程中所述偽柵極在高度上被去除掉40-200/\。
[0023] 可選地，在所述步驟SlOl與所述步驟S102之間還包括步驟S1012 :在所述偽柵極 結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成偏移側(cè)壁。
[0024] 可選地，在所述驟S1012中所述偏移側(cè)壁的材料為氮化硅，并且，形成所述偏移側(cè) 壁的方法與所述步驟S102中形成所述鍺硅遮蔽層的方法相同。
[0025] 本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)調(diào)整形成鍺硅遮蔽層的過(guò)程中的工藝溫度 使得形成的遮蔽層側(cè)壁的內(nèi)側(cè)部分為低溫氮化硅而外側(cè)部分為高溫氮化硅，不僅可以避免 界面層的重新生長(zhǎng)和高k介電層的晶化，改善負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性（NBTI)，而且可以更好 地保護(hù)偽柵極，避免在偽柵極的頂端側(cè)翼形成金屬硅化物，從而保證金屬柵極的形貌，因此 可以提高半導(dǎo)體器件的性能與良率。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā) 明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0027] 附圖中：
[0028] 圖IA至圖IG為本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件的制造方法的相關(guān)步驟形成的結(jié)構(gòu)的示 意性剖視圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
[0031] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的 實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給 本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終 相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0032] 應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q(chēng)為"在...上"、"與...相鄰"、"連接到"或"耦合到"其 它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱?或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱(chēng)為"直接在...上"、"與...直接相鄰"、 "直接連接到"或"直接耦合到"其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管 可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、 層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部 分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元 件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0033] 空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與 其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣?上"。因此，示例性 術(shù)語(yǔ)"在...下面"和"在...下"可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向（旋轉(zhuǎn)90 度或其它取向）并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。
[0034] 在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使 用時(shí)，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"所述/該"也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清