本發(fā)明涉及半導體領域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導體器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術：

隨著半導體技術的不斷發(fā)展，集成電路性能的提高主要是通過不斷縮小集成電路器件的尺寸以提高它的速度來實現(xiàn)的。目前，由于高器件密度、高性能和低成本的需求，半導體工業(yè)已經(jīng)進步到納米技術工藝節(jié)點，半導體器件的制備受到各種物理極限的限制。

隨著CMOS器件尺寸的不斷縮小，來自制造和設計方面的挑戰(zhàn)促使了三維設計如鰭片場效應晶體管(FinFET)的發(fā)展。相對于現(xiàn)有的平面晶體管，F(xiàn)inFET是用于20nm及以下工藝節(jié)點的先進半導體器件，其可以有效控制器件按比例縮小所導致的難以克服的短溝道效應，還可以有效提高在襯底上形成的晶體管陣列的密度，同時，F(xiàn)inFET中的柵極環(huán)繞鰭片(鰭形溝道)設置，因此能從三個面來控制靜電，在靜電控制方面的性能也更突出。

在FinFET器件中，為了避免高溫工藝的影響，通常選用后柵工藝制備金屬柵極，即后形成高K介電層和金屬柵極的工藝，在該步驟中需要首先去除虛擬柵極和位于所述虛擬柵極下方的虛擬柵極氧化物，并且形成界面層。目前通常選用HF去除所述虛擬柵極氧化物，由于所述HF對虛擬柵極周圍的所述層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的高蝕刻速率，會造成層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的大量損失。

為了改進該問題，可以選用SiCoNi制程去除所述虛擬柵極氧化物，以減小所述層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的損失，對于金屬柵極高度的控制以及在金屬柵極平坦化之后金屬的殘留有益，但是所述方法帶來了另外一個問題，即在去除所述虛擬柵極氧化物之后會在襯底硅的表面形成含F(xiàn)副產(chǎn)物，所述含F(xiàn)副產(chǎn)物很難去除，會影響器件的遷移率和可靠性。

為了提高半導體器件的性能和良率，需要對器件的制備方法作進一步的改進，以便消除上述問題。

技術實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種半導體器件的制備方法，包括：

步驟S1：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有若干鰭片以及環(huán)繞所述鰭片的虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極，在所述半導體襯底上還形成有填充相鄰所述虛擬柵極之間間隙的層間介電層；

步驟S2：去除所述虛擬柵極，以露出所述虛擬柵極氧化物層；

步驟S3：選用SiCoNi的方法去除所述虛擬柵極氧化物層，以露出所述鰭片；

步驟S4：選用氮和氫等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

可選地，在所述步驟S4中，選用氮和氫弱等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

可選地，在所述步驟S4中，選用NF₃和NH₃等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

可選地，在所述步驟S4中，選用所述氮和氫等離子體去除所述含F(xiàn)副產(chǎn)物的溫度大于100℃。

可選地，所述方法還進一步包括：

步驟S5：通過化學氧化的方法在所述鰭片的表面形成界面層。

可選地，在形成所述界面層之后，還進一步包括選用SC1清洗液對所述界面層進行清洗的步驟，以在所述界面層上形成富含OH鍵的結構。

可選地，所述方法還進一步包括：

步驟S6：沉積高K介電層，以覆蓋所述界面層；

步驟S7：在所述高K介電層上形成金屬柵極。

可選地，所述步驟S1包括：

步驟S11：提供半導體襯底并執(zhí)行離子注入，以形成阱；

步驟S12：圖案化所述半導體襯底，形成所述鰭片；

步驟S13：沉積虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極材料層并圖案化，以形成所述虛擬柵極。

可選地，所述步驟S1還進一步包括：

步驟S14：執(zhí)行源漏LDD注入，并在虛擬柵極兩側的所述半導體襯底上外延生長半導體材料層，以形成抬升源漏；

步驟S15：再次執(zhí)行離子注入，并進行快速熱退火；

步驟S16：沉積所述層間介電層并平坦化，以填充所述虛擬柵極之間的間隙。

本發(fā)明還提供了一種上述的方法制備得到的半導體器件。

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導體器件。

在本發(fā)明中為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種半導體器件及其制備方法，在所述方法中在去除所述虛擬柵極之后，選用SiCoNi制程去除所述虛擬柵極氧化物，以露出所述鰭片，并且在形成界面層和高K介電層之前，對所述鰭片的表面進行氮和氫等離子體處理，以去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物，通過所述方法不僅可以完全去除所述虛擬柵極氧化物層，降低對接觸孔蝕刻停止層和層間介電層的蝕刻損失，還可以解決含F(xiàn)污染物殘留的問題，進一步提高了器件的遷移率和可靠性。

附圖說明

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)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，

圖1a-1d為本發(fā)明中所述半導體器件去除所述含F(xiàn)副產(chǎn)物的過程示意圖；

圖2為制備本發(fā)明所述半導體器件的工藝流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

應當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應當明白，當元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦 合到”其它元件或?qū)訒r，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)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，當元件被稱為“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，則不存在居間的元件或?qū)?。應當明白，盡管可使用術語第一、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/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導之下，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。

空間關系術語例如“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元件或特征與其它元件或特征的關系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關系術語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，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。

在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語“和/或”包括相關所列項目的任何及所有組合。

現(xiàn)有技術中所述半導體器件的制備方法包括：首先提供襯底，在襯底上形成硬掩膜層；接著，圖案化所述硬掩膜層，形成用于蝕刻襯底以在其上形成鰭片的多個彼此隔離的掩膜；接著，蝕刻襯底以在其上形成多個鰭片；接著，沉積形成多個鰭片之間的隔離結構；最后，蝕刻去除所述硬掩膜層。

然后在所述鰭片上形成虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極，并沉積介電層(圖中未示出)，以覆蓋所述虛擬柵極，接著去除所述虛擬柵極、虛擬柵極氧化物層，露出所述鰭片，并在所述鰭片上依次形成界面層、高K介電層、覆蓋層以及功函數(shù)金屬層，在去除虛擬柵極虛擬柵極氧化物的步驟中通常選用HF， 由于所述HF對虛擬柵極周圍的所述層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的高蝕刻速率，會造成層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的大量損失。

為了改進該問題，可以選用SiCoNi制程去除所述虛擬柵極氧化物，以減小所述層間介電層和接觸孔蝕刻停止層的損失，對于金屬柵極高度的控制以及在金屬柵極平坦化之后金屬的殘留有益，但是所述方法帶來了另外一個問題，即在去除所述虛擬柵極氧化物之后會在襯底硅的表面形成含F(xiàn)副產(chǎn)物，所述含F(xiàn)副產(chǎn)物很難去除，會影響器件的遷移率和可靠性。

實施例1

下面結合圖1a-1d以及圖2對本發(fā)明所述半導體器件以及制備方法做進一步的說明。

執(zhí)行步驟101，提供半導體襯底并執(zhí)行離子注入，以形成阱。

在該步驟中所述半導體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

其中所述半導體襯底包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域，以在后續(xù)的步驟中形成NMOS器件和PMOS器件。

接著在所述半導體襯底上形成墊氧化物層(Pad oxide)，其中所述墊氧化物層(Pad oxide)的形成方法可以通過沉積的方法形成，例如化學氣相沉積、原子層沉積等方法，還可以通過熱氧化所述半導體襯底的表面形成，在此不再贅述。

進一步，在該步驟中還可以進一步包含執(zhí)行離子注入的步驟，以在所述半導體襯底中形成阱，其中注入的離子種類以及注入方法可以為本領域中常用的方法，在此不一一贅述。

接著執(zhí)行步驟202，在半導體襯底上形成多個鰭片，鰭片的寬度全部相同，或者鰭片分為具有不同寬度的多個鰭片組。

具體的形成方法包括：在半導體襯底上形成硬掩膜層(圖中未示出)，形成所述硬掩膜層可以采用本領域技術人員所熟習的各種適宜的工藝，例如化學氣相沉積工藝，所述硬掩膜層可以為自下而上層疊的氧化物層和氮化硅層；圖案化所述硬掩膜層，形成用于蝕刻半導體襯底以在其上形成鰭片的多個彼此隔離的掩膜，在一個實施例中，采用自對準雙圖案(SADP)工藝實施所述圖案化過程；蝕刻半導體襯底以在其上形成鰭片結構。

執(zhí)行步驟203，沉積隔離材料層，以覆蓋所述鰭片結構。

具體地，如圖2所示，沉積隔離材料層，以完全填充鰭片結構之間的間隙。在一個實施例中，采用具有可流動性的化學氣相沉積工藝實施所述沉積。隔離材料層的材料可以選擇氧化物，例如HARP。

然后回蝕刻所述隔離材料層，至所述鰭片的目標高度。

具體地，回蝕刻所述隔離材料層，以露出部分所述鰭片，進而形成具有特定高度的鰭片。作為示例，實施高溫退火，以使隔離材料層致密化，所述高溫退火的溫度可以為700℃-1000℃；執(zhí)行化學機械研磨，直至露出所述硬掩膜層的頂部；去除所述硬掩膜層中的氮化硅層，在一個實施例中，采用濕法蝕刻去除氮化硅層，所述濕法蝕刻的腐蝕液為稀釋的氫氟酸；去除所述硬掩膜層中的氧化物層和部分隔離材料層，以露出鰭片結構的部分，進而形成具有特定高度的鰭片結構。

執(zhí)行步驟204，在所述隔離材料層上形成虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極，以覆蓋所述鰭片。

具體地，在該步驟中沉積虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極材料層，其中，所述虛擬柵極氧化物層可以選用常用的氧化物，例如SiO₂，所述虛擬柵極材料層可以選用本領域常用的半導體材料，例如可以選用多晶硅等，并不局限于某一種，在此不再一一列舉、

所述柵極材料層的沉積方法可以選用化學氣相沉積或者原子層沉積等方法。

然后圖案化所述虛擬柵極氧化物層和柵極材料層，以形成環(huán)繞所述鰭片的虛擬柵極。具體地，在所述虛擬柵極材料層上形成光刻膠層，然后曝光顯影，以形成開口，然后以所述光刻膠層為掩膜蝕刻所述虛擬柵極材料層，以形成環(huán)繞虛擬柵極。

執(zhí)行步驟205，執(zhí)行源漏LDD注入，并在所述虛擬柵極的兩側外延生長半導體材料層，以形成抬升源漏。

具體地，在該步驟中可以使用本領常用的方法執(zhí)行源漏LDD注入，在此不再贅述。

然后在NMOS區(qū)域中在所述虛擬柵極的兩側外延生長SiC層，以形成抬升SiC源漏極。在本發(fā)明中采用選擇性外延生長(SEG)形成所述SiC層，具體地，選用含硅氣體作為原料氣體，選用含C氣體作為摻雜，在載氣的輸送下進入反應室，進而外延得到所述SiC層?？蛇x地，外延生長所述SiC層的同時可以進行原位摻雜(in-situ doped)，可以摻雜磷或者砷等，例如外延的同 時通入含磷或砷的氣體。

同樣的，在所述PMOS區(qū)域中在所述虛擬柵極的兩側外延生長SiGe，以形成PMOS的抬升源漏。

執(zhí)行步驟206，再次執(zhí)行離子注入步驟并進行快速熱退火。

在本發(fā)明中為了證激活雜質(zhì)又能抑制雜質(zhì)的深度和橫向擴散，執(zhí)行完所述離子注入后進行快速熱退火，可選地，所述快速熱退火溫度為1000-1050℃。

執(zhí)行步驟207，沉積所述層間介電層并平坦化，以填充所述虛擬柵極之間的間隙。

具體地，沉積層間介電層并平坦化，平坦化所述對層間介電層至所述虛擬柵極的頂部。所述平坦化處理的非限制性實例包括機械平坦化方法和化學機械拋光平坦化方法。

執(zhí)行步驟208，去除所述虛擬柵極。

具體地，去除所述虛擬柵極，形成溝槽。所述去除的方法可以是光刻和蝕刻。在蝕刻過程中所用的氣體包括HBr，其作為主要蝕刻氣體；還包括作為刻蝕補充氣體的O₂或Ar，其可以提高刻蝕的品質(zhì)。

執(zhí)行步驟209，選用SiCoNi的方法去除所述虛擬柵極氧化物層，以露出所述鰭片。

具體地，在該步驟中為了減小去除所述虛擬柵極氧化物層過程中對其他材料層的損壞，不再選用HF進行蝕刻，而是選用選擇性更高的SiCoNi制程，通過所述方法去除所述虛擬柵極氧化物層，不會對器件造成損壞。

其中去除過程如圖1a-1d所示，如圖1a所示，在鰭片101的上方形成有虛擬柵極氧化物層102，比如SiO₂，選用SiCoNi制程制程在去除所述虛擬柵極氧化物層102的過程中，首先形成(NH₄)SiF₆的材料層103，如圖1b所示，再去除所述(NH₄)SiF₆的材料層的過程中會造成殘留1031，如圖1c所示，從而使器件的遷移率和可靠性受到影響。

執(zhí)行步驟210，選用氮和氫等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

具體地，在該步驟中為了去除所述(NH₄)SiF₆的材料層的殘留1031，在該步驟中選用氮和氫等離子體去除所述鰭片表面進行處理。

可選地，選用用氮和氫弱等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。進一步，選用NF₃和NH₃等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

當選用NF₃和NH₃等離子體進行處理時，所述NF₃和NH₃等離子體和所述二氧化物硅發(fā)生反應，如下反應式所示：

SiO₂(S)+2NF₃(等離子體)+4NH₃(等離子體)→2H₂O(S)+2N₂(S)+2(NH₄)SiF₆(S)

2(NH₄)SiF₆(S)→2(NH₄)SiF₆(S)

≥100℃

通過所述處理當溫度大于100℃時很容易去除所述含F(xiàn)副產(chǎn)物，得到如圖1d所示的圖案。

執(zhí)行步驟211，通過化學氧化的方法在所述鰭片的表面形成界面層。

具體地，在該步驟中通過化學氧化的方法形成所述界面層并且在形成所述界面層之后，還進一步包括選用SC1清洗液對所述界面層進行處理的步驟，以在所述界面層上形成富含OH鍵的結構，以在更有利于高K介電層的形成，例如HfO₂。

執(zhí)行步驟212，沉積高K介電層。

具體地，其中，所述高K介電層的材料包括氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鋁等，特別優(yōu)選的是氧化鉿、氧化鋯或氧化鋁。

執(zhí)行步驟213，在所述高K介電層上沉積TiN層和TaN層，作為覆蓋層。

執(zhí)行步驟214，在所述覆蓋層上形成功函數(shù)金屬層、阻擋層和金屬鋁材料層，以形成金屬柵極。

至此，完成了本發(fā)明實施例的半導體器件的制備過程的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術中的各種工藝來實現(xiàn)，此處不再贅述。

在本發(fā)明中為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種半導體器件及其制備方法，在所述方法中在去除所述虛擬柵極之后，選用SiCoNi制程去除所述虛擬柵極氧化物，以露出所述鰭片，并且在形成界面層和高K介電層之前，對所述鰭片的表面進行氮和氫等離子體處理，以去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物，通過所述方法不僅可以完全去除所述虛擬柵極氧化物層，降低對接觸孔蝕刻停止層和層間介電層的蝕刻損失，還可以解決含F(xiàn)污染物殘留的問題，進一步提高了器件的遷移率和可靠性。

圖2為本發(fā)明一具體地實施方式中所述半導體器件制備流程圖，具體地包括：

步驟S1：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有若干鰭片以及環(huán)繞所述鰭片的虛擬柵極氧化物層和虛擬柵極，在所述半導體襯底上還形成有填充相鄰所述虛擬柵極之間間隙的層間介電層；

步驟S2：去除所述虛擬柵極，以露出所述虛擬柵極氧化物層；

步驟S3：選用SiCoNi的方法去除所述虛擬柵極氧化物層，以露出所述鰭片；

步驟S4：選用氮和氫等離子體去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物。

實施例2

本發(fā)明還提供了一種半導體器件，所述半導體器件選用實施例1所述的方法制備。在所述半導體器件在選用SiCoNi制程去除所述虛擬柵極氧化物之后，對所述鰭片的表面進行氮和氫等離子體處理，去除所述鰭片表面上殘留的含F(xiàn)副產(chǎn)物，進一步提高了器件的遷移率和可靠性。

實施例3

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實施例2所述的半導體器件。其中，半導體器件為實施例2所述的半導體器件，或根據(jù)實施例1所述的制備方法得到的半導體器件。

本實施例的電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導航儀、照相機、攝像機、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設備，也可為任何包括所述半導體器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實施例的電子裝置，由于使用了上述的半導體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。