在后栅工艺中形成不同厚度的栅氧化层的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及后栅工艺（gate-last)，尤其涉及一种在后栅工艺中形成不同厚度的 栅氧化层的方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体技术的发展，特征尺寸（⑶，CriticalDimension)不断缩小，栅氧化层 的厚度的精确控制变得比过去更加重要。
[0003] 在高K介质层加金属栅极的后栅工艺（HKMGlasttechnology)中，因为在多个 热工艺步骤中，例如源漏注入激活退火，栅氧化层的厚度变得更厚，所以在伪栅极（dummy gate)被移除后，栅氧化层被移除并再次生长。栅氧化层的厚度越小，热工艺步骤中增加的 厚度比例就越大。
[0004] 现有技术中，核心器件（coredevice)和10器件（10device)常要生产在同一晶 圆上。由于10器件和核心器件的栅氧化层厚度的要求并不相同，例如10器件的栅氧化层 厚度为30A,而核心器件的栅氧化层厚度为8A:，因此，需要一些额外的工艺步骤来形成不 同厚度栅氧化层。
[0005] 但是，在实际工艺中，移除栅氧化层带来了很多问题，例如，如果不使用光刻胶来 保护10器件区域，那么会导致介质层（ILD)的损失、拉应力氮化硅（tensileSiN)的损失、 10器件的栅氧化层的损失以及不均匀性（non-uniformity);如果使用光刻胶来保护10器 件区域，那么在10器件的栅极开口处会造成光刻胶曝光和去除的问题。
[0006] 下面结合图1至图7对现有技术中一种形成不同厚度的栅氧化层的方法进行简单 说明。
[0007] 参考图1，提供半导体衬底10,该半导体衬底10包括核心器件区域（CORE)和10 器件区域（1〇)。该半导体衬底10中可以形成有隔离结构101，例如STI结构。之后，在核 心器件区域和10器件区域形成10栅氧化层11。
[0008] 参考图2,去除核心器件区域内的10栅氧化层11，仅保留10器件区域内的10栅 氧化层11。
[0009] 参考图3,在核心器件区域内形成核心栅氧化层12。
[0010] 参考图4,在半导体衬底10上形成介质层13,该介质层13在核心器件区域和10 器件区域的适当位置具有栅极开口 131，栅极开口 131周围的介质层13中可以具有侧墙 (spacer) 132,栅极开口 131两侧的半导体衬底10中可以具有源区133和漏区134。
[0011] 参考图5,去除核心器件区域的10栅氧化层11。
[0012] 参考图6,在核心器件区域的栅极开口 131的底部形成核心栅氧化层14。
[0013] 参考图7,形成高K材料层15,该高K材料层15覆盖介质层13、栅极开口 131的底 部以及侧壁。在形成高K材料层15之后，可以进行退火。
[0014] 仍然参考图5,在去除核心器件区域的10栅氧化层11的过程中，如果不使用光刻 胶来保护10器件区域，那么会导致介质层13的损失、10器件区域的10栅氧化层11的损 失等问题；如果使用光刻胶来保护10器件区域，那么在10器件区域的栅极开口 131处会造 成光刻胶的曝光和去除问题。
【发明内容】
[0015] 本发明要解决的技术问题是提供一种在后栅工艺中形成不同厚度的栅氧化层的 方法，无需移除核心器件区域的栅氧化层，能够避免介质层损失、10器件栅氧化层的损失、 非均匀性等问题。
[0016] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种在后栅工艺中形成不同厚度的栅氧化层 的方法，包括：
[0017] 提供半导体衬底，该半导体衬底包括核心器件区域和10器件区域，所述核心器件 区域和10器件区域的半导体衬底上覆盖有氧化层；
[0018] 形成覆盖所述半导体衬底和氧化层的介质层，该介质层在所述核心器件区域和10 器件区域分别具有栅极开口，该栅极开口的底部暴露出所述氧化层；
[0019] 依次形成高Κ材料层和帽层，该高Κ材料层覆盖所述介质层的表面、该栅极开口的 底部和侧壁，该帽层覆盖所述高Κ材料层；
[0020] 在所述核心器件区域中注入氧净化剂；
[0021] 对所述半导体衬底进行退火，以使所述氧净化剂移除所述核心器件区域的至少部 分氧元素。
[0022] 根据本发明的一个实施例，对所述半导体衬底进行退火之前，该方法还包括：在所 述高Κ材料层中注入Zr离子，以加强所述氧净化剂的氧元素移除效应。
[0023] 根据本发明的一个实施例，对所述半导体衬底进行退火之前，该方法还包括：去除 所述10器件区域内的帽层，所述退火是在含氧的气氛中进行的。
[0024] 根据本发明的一个实施例，对所述半导体衬底进行退火时的工艺参数如下：退火 温度为550°C~650°C，退火气氛为队和02的混合气体，其中02的比例为4%~5%，退火 时间为20秒~2分钟，压强为latm~20atm。
[0025] 根据本发明的一个实施例，去除所述10器件区域内的帽层包括：
[0026] 形成光刻胶层，该光刻胶层覆盖所述帽层并填充所述栅极开口；
[0027] 对所述光刻胶层进行图形化，去除所述10器件区域内的光刻胶层；
[0028] 以图形化后的光刻胶层为掩膜对所述帽层进行刻蚀，以去除所述10器件区域内 的帽层。
[0029] 根据本发明的一个实施例，所述刻蚀为湿法刻蚀。
[0030] 根据本发明的一个实施例，对所述半导体衬底进行退火时的工艺参数如下：温度 为550°C~650°C，退火气氛为队和02的混合气体，其中02的比例不超过2%，退火时间为 20秒~2分钟，压强为latm~20atm。
[0031] 根据本发明的一个实施例，所述核心器件区域内的氧化层和所述10器件区域的 氧化层具有不同的厚度，其中，该核心器件区域内的氧化层为具有第一厚度的核心器件栅 氧化层，该10器件区域的氧化层为具有第二厚度的10器件栅氧化层，该第二厚度大于该第 一厚度。
[0032] 根据本发明的一个实施例，所述核心器件栅氧化层和10器件栅氧化层的形成方 法包括：
[0033] 在所述核心器件区域和10器件区域的半导体衬底上形成所述10器件栅氧化层；
[0034] 去除所述核心器件区域内的10器件栅氧化层；
[0035] 在所述核心器件区域的半导体衬底上形成所述核心器件栅氧化层。
[0036] 根据本发明的一个实施例，所述氧净化剂为Ti离子、Hf离子、A1离子其中之一或 者任意组合。
[0037] 本发明还提供了另一种在后栅工艺中形成不同厚度的栅氧化层的方法，包括：
[0038] 提供半导体衬底，该半导体衬底包括核心器件区域和10器件区域，所述核心器件 区域和10器件区域的半导体衬底上覆盖有氧化层；
[0039] 形成覆盖所述半导体衬底和氧化层的介质层，该介质层在所述核心器件区域和10 器件区域分别具有栅极开口，该栅极开口的底部暴露出所述氧化层；
[0040] 依次形成高K材料层和帽层，该高K材料层覆盖所述介质层的表面、该栅极开口的 底部和侧壁，该帽层覆盖所述高K材料层；
[0041] 去除所述10器件区域内的帽层；
[0042] 在含氧的气氛中对所述半导体衬底进行退火。
[0043] 根据本发明的一个实施例，对所述半导体衬底进行退火时的工艺参数如下：退火 温度为550°C~650°C，退火气氛为队和02的混合气体，其中02的比例为4%~5%，退火 时间为20秒~2分钟，压强为latm~20atm。
[0044] 根据本发明的一个实施例，去除所述10器件区域内的帽层包括：
[0045] 形成光刻胶层，该光刻胶层覆盖所述帽层并填充所述栅极开口；
[0046] 对所述光刻胶层进行图形化，去除所述10器件区域内的光刻胶层；
[0047] 以图形化后的光刻胶层为掩膜对所述帽层进行刻蚀，以去除所述10器件区域内 的帽层。
[0048] 根据本发明的一个实施例，所述刻蚀为湿法刻蚀。
[0049] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0050] 本发明实施例的一种方法中，在形成高K材料层（HK)和帽层（cappinglayer)之 后，在核心器件区域中注入氧净化剂（oxygenscavenger)，在退火过程中，该氧净化剂会吸 收核心器件区域的氧元素，尤其是高K材料层下方的氧化层中的氧元素，使得核心器件区 域的栅氧化层的等效厚度下