地去除ILD层414，因为气体蚀刻工艺(操作112a)对于伪氧化物层222和ILD层414几乎没有选择性。在一些实施例中，ILD层414可以和伪氧化物层222损失几乎相同的厚度。然而，这仅仅是一小部分，例如，少于ILD层414的1%。因此，用于制造栅极结构的方法100在ILD层414中几乎不生成凹槽，克服了上面讨论的与传统的湿蚀刻和/或干蚀刻工艺相关的ILD损失问题。此外，CESL412和栅极间隔件226通过操作112基本上保持不变，保持着期望的轮廓以进一步地形成栅极堆叠件。在实施例中，伪氧化物层222和栅极间隔件226的通过蒸汽混合物702的去除速度的比率大于2。
[0069]方法100 (图1)进行至操作114，以在开口 902中形成栅极堆叠件1010。参考图10，在本实施例中，栅极堆叠件1010包括界面层1012、介电层1014、功函数金属层1016和填充层1018。界面层1012可包括介电材料，诸如氧化硅(Si02)层或氮氧化硅(S1N)和/或其他合适的介电材料，并且可以通过化学氧化、热氧化、原子层沉积(ALD)、CVD来形成。介电层1014可包括高k介电层，诸如氧化铪(Hf02)、Al203、镧系氧化物、Ti02、HfZr0、Ta203、HfSi04、Zr02、ZrSi02、它们的组合或其他合适的材料。可以通过ALD和/或其他合适的方法形成介电层1014。功函数金属层1016可以是p型或η型功函数层。示例性ρ型功函数金属包括 TiN、TaN、Ru、Mo、A1、WN、ZrSi2、MoSi2、TaSi2、NiSi2、WN、其他合适的 p 型功函数材料或它们的组合。示例性η型功函数金属包括T1、Ag、TaAl、TaAlC、TiAIN、TaC、TaCN、TaSiN、Mn、Zr、其他合适的n型功函数材料或它们的组合。功函数层1016可包括多个层，并且可以通过CVD、PVD和/或其他合适的工艺沉积。填充层1018可包括铝(A1)、钨(W)、钴(Co)、铜(Cu)和/或其他合适的材料。可以通过CVD、PVD、电镀和/或其他合适的工艺来形成填充层1018。栅极堆叠件1010填充栅极结构220的开口 902 (图9)。可以实施CMP工艺以从栅极堆叠件1010去除过量的材料并且平坦化器件200的顶面1020。随后可以实施诸如接触件和通孔的形成、互连工艺等的进一步的操作以完成器件200的制造。
[0070]尽管并不旨在限制，本发明的一个或多个实施例对于半导体器件及其形成提供了很多益处。例如，如此形成的半导体器件基本上不含与在典型的后栅极形成工艺中的ILD氧化物损失和衬底材料损失相关的缺陷。例如，用本发明的实施例形成的FinFET器件将具有期望的鳍高度，并将氧化物材料保存在其隔离结构中。例如，用本发明的实施例形成的FET器件将会有期望的栅极轮廓和改进的阀值电压。
[0071]在一个示例性方面，本发明涉及一种形成半导体器件的方法。该方法包括在第一温度时将栅极结构的伪氧化物层暴露于包括NH#P含氟化合物的蒸汽混合物中，其中伪氧化物层形成在衬底上方并且被包括与伪氧化物层的材料不同的材料的栅极间隔件包围。该方法进一步包括在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗衬底。
[0072]在另一个示例性方面，本发明涉及一种形成半导体器件的方法。该方法包括提供衬底，其中衬底包括伪氧化物层和包围伪氧化物层的含氮介电层。该方法进一步包括在第一温度时将伪氧化物层暴露于包括NH3和含氟化合物的蒸汽混合物中，由此把伪氧化物层转化为反应产物。该方法进一步包括在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗衬底以从衬底至少部分去除反应产物。该方法进一步包括将衬底加热到比第一和第二温度更高的第三温度以弓I起反应产物的升华，由此在含氮介电层中形成开口。
[0073]在另一个示例性方面，本发明涉及一种形成半导体器件的方法。该方法包括在衬底上方形成栅极结构，其中栅极结构包括伪氧化物层、位于伪氧化物层上方的伪栅电极层、以及包围伪氧化物层和伪栅电极层的含氮介电层。该方法进一步包括去除伪栅电极层，由此暴露伪氧化物层。该方法进一步包括:在第一温度时将伪氧化物层暴露于包括NH3和含氟化合物的蒸汽混合物中；在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗衬底；以及将衬底加热到比第一和第二温度更高的第三温度，由此在含氮介电层中形成开口。该方法进一步包括形成栅极堆叠件，栅极堆叠件至少部分地占据该开口。
[0074]上面概述了若干实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的其它工艺和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效结构不背离本公开的精神和范围，并且在不背离本公开的精神和范围的情况下，他们可以做出多种变化、替换和改变。
【主权项】
1.一种形成半导体器件的方法，包括如下步骤: 在第一温度时将栅极结构的伪氧化物层暴露于包括nh3和含氟化合物的蒸汽混合物中，所述伪氧化物层在衬底上方形成并且被包括与所述伪氧化物层的材料不同的材料的栅极间隔件包围；以及 在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗所述衬底。2.根据权利要求1的方法，其中，冲洗步骤包括: 用旋转干燥工艺和异丙醇(IPA)干燥工艺中的一种干燥所述衬底。3.根据权利要求1的方法，进一步包括: 在室中烘烤所述衬底，所述衬底被加热到比所述第一温度和所述第二温度高的第三温度， 其中，所述暴露、所述冲洗和所述烘烤步骤去除所述伪氧化物层由此在所述栅极间隔件中形成开口。4.根据权利要求3的方法，进一步包括: 形成具有高k介电层和金属栅电极的栅极堆叠件，所述栅极堆叠件至少部分地占据所述开口。5.根据权利要求3的方法，其中，所述第一温度的范围从约20°C至约70°C，所述第二温度的范围从约20°C至约80°C，以及所述第三温度的范围从约90°C至约200°C。6.根据权利要求3的方法，其中，所述暴露步骤、所述冲洗步骤和所述烘烤步骤各自在集群工具的三个室中的相应的一个室中进行。7.根据权利要求3的方法，其中，所述烘烤步骤伴有在所述衬底上方的惰性气体流。8.根据权利要求1的方法，其中，所述溶液具有范围从约3至约7的pH值。9.一种形成半导体器件的方法，包括: 提供衬底，其中，所述衬底包括伪氧化物层和包围所述伪氧化物层的含氮介电层； 在第一温度时将所述伪氧化物层暴露于包括NH3和含氟化合物的蒸汽混合物中，由此把所述伪氧化物层转化为反应产物； 在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗所述衬底，以从所述衬底至少部分地去除所述反应产物；以及 将所述衬底加热到比所述第一温度和所述第二温度高的第三温度以引起所述反应产物的任何剩余部分的升华，由此在所述含氮介电层中形成开口。10.一种形成半导体器件的方法，包括: 在衬底上方形成栅极结构，其中，所述栅极结构包括伪氧化物层、位于所述伪氧化物层上方的伪栅电极层、以及包围所述伪氧化物层和所述伪栅电极层的含氮介电层； 去除所述伪栅电极层，由此暴露所述伪氧化物层； 在第一温度时将所述伪氧化物层暴露于包括NH#P含氟化合物的蒸汽混合物中； 在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗所述衬底； 将所述衬底加热到比所述第一温度和所述第二温度高的第三温度，由此在所述含氮介电层中形成开口 ；以及 形成栅极堆叠件，所述栅极堆叠件至少部分地占据所述开口。
【专利摘要】公开一种形成半导体器件的方法。该方法包括，在第一温度时将栅极结构的伪氧化物层暴露于包括NH3和含氟化合物的蒸汽混合物中，其中伪氧化物层在衬底上方形成并且被包括与伪氧化物层的材料不同的材料的栅极间隔件包围。该方法进一步包括，在第二温度时用包含去离子水(DIW)的溶液冲洗衬底。该方法可进一步包括，在室中烘烤衬底，衬底被加热到比第一温度和第二温度高的第三温度。所述暴露、冲洗和烘烤步骤去除伪氧化物层，由此在栅极间隔件中形成开口。该方法可进一步包括在所述开口中形成具有高k栅极介电层和金属栅电极的栅极堆叠件。本发明还涉及一种半导体器件的制造方法。
【IPC分类】H01L21/336, H01L21/28
【公开号】CN105280499
【申请号】CN201510245409
【发明人】叶明熙, 吕信谚, 陈昭成, 章勋明
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年5月14日
【公告号】US20150364573