本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善核心器件和輸入輸出器件性能的方法。

背景技術(shù)：

金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor)器件已稱為集成電路中常用的半導(dǎo)體器件之一。所述MOS器件包括：P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS，P-type MOS)器件、N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS，N-type MOS)器件和互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，Complementary MOS)器件。

金屬氧化物半導(dǎo)體器件按照功能區(qū)分主要分為核心(Core)器件和輸入輸出(IO，Input and Output)器件。按照金屬氧化物半導(dǎo)體器件的電性類型區(qū)分，核心器件可分為核心NMOS器件和核心PMOS器件，輸入輸出器件可分為輸入輸出NMOS器件和輸入輸出PMOS器件。

通常情況下，輸入輸出器件的工作電壓比核心器件的工作電壓大的多。為防止電擊穿等問題，當(dāng)器件的工作電壓越大時(shí)，要求器件的柵介質(zhì)層的厚度越厚，因此，輸入輸出器件的柵介質(zhì)層的厚度通常大于核心器件的柵介質(zhì)層的厚度。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體器件依然存在電學(xué)性能較差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種改善核心器件和輸入輸出器件性能的方法，提高柵極氧化層完整性。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種改善核心器件和輸入輸出器件性能的方法，包括：提供基底，所述基底包括核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)；在所述核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)的基底表面形成第一氧化層；在所述第一氧化層表面形成蓋帽層；刻蝕去除位于所述核心器件區(qū)的蓋帽層；在所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層表面以及核心器件區(qū)的基底上形成偽柵膜；圖形化所述 偽柵膜形成偽柵層；在形成所述偽柵層之后，在所述基底上形成覆蓋偽柵層側(cè)壁表面的層間介質(zhì)層；刻蝕去除所述偽柵層；去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層；在去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之后，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成第二氧化層，所述第二氧化層的厚度小于第一氧化層的厚度；在所述核心器件區(qū)的第二氧化層表面、以及輸入輸出器件區(qū)的第一氧化層表面形成高k柵介質(zhì)層；在所述高k柵介質(zhì)層表面形成柵電極層。

可選的，所述蓋帽層的材料為氮化硅或氮氧化硅。

可選的，所述蓋帽層的厚度為5埃至30埃。

可選的，所述第一氧化層的厚度為20埃至50埃；所述第二氧化層的厚度為6埃至12埃。

可選的，所述偽柵層的材料為多晶硅、非晶硅或無定形碳。

可選的，在去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之前，還包括步驟：采用原位水汽生成氧化工藝，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成表面修復(fù)層。

可選的，所述表面修復(fù)層的材料為氧化硅。

可選的，在去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之前或同時(shí)，去除所述表面修復(fù)層。

可選的，在刻蝕去除所述核心器件區(qū)的蓋帽層之后、形成所述偽柵膜之前，還包括步驟：刻蝕去除核心器件區(qū)的第一氧化層；接著，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成第三氧化層，所述第三氧化層的厚度小于第一氧化層的厚度。

可選的，所述第三氧化層的厚度為8埃至20埃。

可選的，在刻蝕去除所述偽柵層之后、去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之前，采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除所述第三氧化層。

可選的，在刻蝕去除核心器件區(qū)的蓋帽層之后，保留所述核心器件區(qū)的第一氧化層；在刻蝕去除所述偽柵層之后，去除所述核心器件區(qū)的第一氧化層。

可選的，在刻蝕去除所述偽柵層之后、刻蝕去除所述輸入輸出器件區(qū)的 蓋帽層，采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除所述核心器件區(qū)的第一氧化層。

可選的，所述第二氧化層的材料為化學(xué)氧化物。

可選的，所述第二氧化層包括熱氧化層以及位于熱氧化層表面的化學(xué)氧化層。

可選的，形成所述第二氧化層的工藝步驟包括：對(duì)所述核心器件區(qū)的基底進(jìn)行化學(xué)浸潤(rùn)氧化處理，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成化學(xué)氧化層；對(duì)所述核心器件區(qū)的基底以及化學(xué)氧化層進(jìn)行熱氧化處理，在所述核心器件區(qū)的基底與化學(xué)氧化層之間形成熱氧化層。

可選的，在形成所述層間介質(zhì)層之前，還包括步驟：在所述偽柵層兩側(cè)的基底內(nèi)形成源漏區(qū)。

可選的，所述基底包括：襯底、以及位于襯底表面的分立的鰭部。

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)：

本發(fā)明提供的改善核心器件和輸入輸出器件性能的方法的技術(shù)方案中，在核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)的基底表面形成第一氧化層，位于輸入輸出器件區(qū)的第一氧化層作為輸入輸出器件的柵介質(zhì)層的一部分；接著在第一氧化層表面形成蓋帽層；去除位于核心器件區(qū)的蓋帽層，保留位于輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層，從而使得輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層為輸入輸出器件區(qū)的第一氧化層提供保護(hù)；在輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層表面以及核心器件區(qū)的基地上形成偽柵層以及層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層覆蓋偽柵層側(cè)壁表面；然后刻蝕去除所述偽柵層，在刻蝕去除所述偽柵層的過程中，所述蓋帽層阻擋第一氧化層暴露在刻蝕偽柵層的刻蝕環(huán)境中，從而避免刻蝕偽柵層的工藝對(duì)第一氧化層造成刻蝕損傷，提高了輸入輸出器件區(qū)的柵極氧化層完整性；去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層，然后在核心器件區(qū)的基底表面形成第二氧化層，所述第二氧化層的厚度小于第一氧化層厚度，從而使得核心器件的柵介質(zhì)層厚度小于輸入輸出器件的柵介質(zhì)層厚度；在第二氧化層表面以及第一氧化層表面形成高k柵介質(zhì)層，在所述高k柵介質(zhì)層表面形成柵電極層。本發(fā)明提高了輸入輸出器件的柵極氧化層的性能，從而使得輸入輸出器件的柵極氧化層完整性高，改善輸入輸出器件的NBTI性能和PBTI性能，且形成的核心器 件中的第二氧化層也未經(jīng)歷刻蝕工藝，進(jìn)而改善形成的核心器件和輸入輸出器件的電學(xué)性能。

進(jìn)一步，去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之前，還包括步驟：采用原位水汽生成氧化工藝，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成表面修復(fù)層，改善核心器件區(qū)的鰭部質(zhì)量。

進(jìn)一步，在刻蝕去除所述核心器件區(qū)的蓋帽層之后、形成所述偽柵膜之前，還包括步驟：刻蝕去除核心器件區(qū)的第一氧化層；接著，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成第三氧化層，所述第三氧化層的厚度小于第一氧化層的厚度。由于第三氧化層的厚度較薄，后續(xù)刻蝕去除第三氧化層的刻蝕工藝時(shí)間較短，從而減小了刻蝕去除第三氧化層對(duì)層間介質(zhì)層造成的刻蝕損傷。

更進(jìn)一步，在刻蝕去除所述偽柵層之后、去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層之前，采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除所述第三氧化層，從而減小了光罩?jǐn)?shù)量，縮減了半導(dǎo)體生產(chǎn)成本，避免了光罩引入的不良影響。

附圖說明

圖1至圖18為本發(fā)明實(shí)施例提供的核心器件和輸入輸出器件形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能較差。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于核心器件和輸入輸出器件的工作電壓不同，核心器件和輸入輸出器件的柵介質(zhì)層的厚度不同，所述柵介質(zhì)層包括氧化層以及位于氧化層表面的高k柵介質(zhì)層。所述核心器件中的氧化層厚度小于輸入輸出器件中的氧化層厚度，從而使得核心器件和輸入輸出器件柵介質(zhì)層的厚度不同。通常的，先形成輸入輸出器件的厚度較厚的氧化層，后形成核心器件的厚度較薄的氧化層。

然而，輸入輸出器件中厚度較厚的氧化層易受到后續(xù)工藝步驟中的刻蝕工藝造成的刻蝕損傷，特別是刻蝕去除偽柵的工藝易對(duì)輸入輸出器件中的氧化層造成損傷，進(jìn)而導(dǎo)致形成的半導(dǎo)體器件中的輸入輸出器件的電學(xué)性能差， 例如，輸入輸出器件的柵極氧化層完整性(GOI，Gate Oxide Integrity)、負(fù)偏壓-溫度不穩(wěn)定特性(NBTI，Negative Biase Temperature Instability)或正偏壓-溫度不穩(wěn)定特性(PBTI，Positive Biase Temperature Instability)的性能差。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種改善核心器件和輸入輸出器件性能的方法，提供基底，所述基底包括核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)；在所述核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)的基底表面形成第一氧化層；在所述第一氧化層表面形成蓋帽層；刻蝕去除位于所述核心器件區(qū)的蓋帽層；在所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層表面以及核心器件區(qū)的基底上形成偽柵膜；圖形化所述偽柵膜形成偽柵層；在形成所述偽柵層之后，在所述基底上形成覆蓋偽柵層側(cè)壁表面的層間介質(zhì)層；刻蝕去除所述偽柵層；去除所述輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層；在去除所述蓋帽層之后，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成第二氧化層，所述第二氧化層的厚度小于第一氧化層的厚度；在所述核心器件區(qū)的第二氧化層表面、以及輸入輸出器件區(qū)的第一氧化層表面形成高k柵介質(zhì)層；在所述高k柵介質(zhì)層表面形成柵電極層。本發(fā)明避免了輸入輸出器件區(qū)的第一氧化層受到損傷，保證輸入輸出器件區(qū)的柵極氧化層完整性，改善了形成的核心器件和輸入輸出器件的電學(xué)性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

圖1至圖18為本發(fā)明實(shí)施例提供的核心器件和輸入輸出器件形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，提供基底。

所述基底包括核心器件區(qū)I和輸入輸出器件區(qū)II，其中，核心器件區(qū)I為后續(xù)形成核心器件提供工藝平臺(tái)，輸入輸出器件區(qū)II為后續(xù)形成輸入輸出器件提供工藝平臺(tái)，其中，輸入輸出器件為輸入器件或輸出器件中的一種或兩種。本實(shí)施例中，所述核心器件區(qū)I與輸入輸出器件區(qū)II相鄰，在其他實(shí)施例中，所述核心器件區(qū)還能夠與輸入輸出器件區(qū)相隔。

本實(shí)施例中，以形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為鰭式場(chǎng)效應(yīng)管為例，所述基底包括：襯底101、以及位于襯底101表面的鰭部102。

在另一實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件為平面晶體管，所述基底為平面基底，所述平面基底為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底或絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底(例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等)，柵極結(jié)構(gòu)形成于所述平面基底表面。

所述襯底101的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦，所述襯底101還能夠?yàn)榻^緣體上的硅襯底或者絕緣體上的鍺襯底；所述鰭部102的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦。本實(shí)施例中，所述襯底101為硅襯底，所述鰭部102的材料為硅。

本實(shí)施例中，形成所述襯底101、鰭部102的工藝步驟包括：提供初始襯底；在所述初始襯底表面形成圖形化的硬掩膜層103；以所述硬掩膜層103為掩膜刻蝕所述初始襯底，刻蝕后的初始襯底作為襯底101，位于襯底101表面的凸起作為鰭部102。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成所述硬掩膜層103的工藝步驟包括：首先形成初始硬掩膜；在所述初始硬掩膜表面形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜刻蝕所述初始硬掩膜，在初始襯底表面形成硬掩膜層103；去除所述圖形化的光刻膠層。在其他實(shí)施例中，所述硬掩膜層的形成工藝還能夠包括：自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化(SADP，Self-aligned Double Patterned)工藝、自對(duì)準(zhǔn)三重圖形化(Self-aligned Triple Patterned)工藝、或自對(duì)準(zhǔn)四重圖形化(Self-aligned Double Double Patterned)工藝。所述雙重圖形化工藝包括LELE(Litho-Etch-Litho-Etch)工藝或LLE(Litho-Litho-Etch)工藝。

本實(shí)施例中，在形成所述鰭部102之后，保留位于鰭部102頂部表面的硬掩膜層103。所述硬掩膜層103的材料為氮化硅，后續(xù)在進(jìn)行平坦化工藝時(shí)，所述硬掩膜層103頂部表面能夠作為平坦化工藝的停止位置，起到保護(hù)鰭部102頂部的作用。

本實(shí)施例中，所述鰭部102的頂部尺寸小于底部尺寸。在其他實(shí)施例中，所述鰭部的側(cè)壁還能夠與襯底表面相垂直，即鰭部的頂部尺寸等于底部尺寸。

參考圖2，對(duì)所述鰭部102表面進(jìn)行氧化處理，在所述鰭部102表面形成線性氧化層104。

由于鰭部102為通過刻蝕初始襯底后形成，所述鰭部102通常具有凸出的棱角且表面具有缺陷。本實(shí)施例對(duì)鰭部102進(jìn)行氧化處理形成線性氧化層104，在氧化處理過程中，由于鰭部102凸出的棱角部分的比表面積更大，更容易被氧化，后續(xù)去除所述線性氧化層104之后，不僅鰭部102表面的缺陷層被去除，且凸出棱角部分也被去除，使鰭部102的表面光滑，晶格質(zhì)量得到改善，避免鰭部102尖端放電問題。并且，形成的線性氧化層104還有利于提高后續(xù)形成的隔離層與鰭部102之間的界面性能。

所述氧化處理可以采用氧等離子體氧化工藝、或者硫酸和過氧化氫的混合溶液氧化工藝。所述氧化處理還會(huì)對(duì)襯底101表面進(jìn)行氧化，使得形成的線性氧化層104還位于襯底101表面。

本實(shí)施例中，采用ISSG(原位水汽生成，In-situ Stream Generation)氧化工藝對(duì)鰭部102進(jìn)行氧化處理，形成所述線性氧化層104，由于鰭部102的材料為硅，相應(yīng)形成的線性氧化層104的材料為氧化硅。

參考圖3，在所述線性氧化層104表面形成隔離膜105，所述隔離膜105頂部與硬掩膜層103頂部齊平。

所述隔離膜105為后續(xù)形成隔離層提供工藝基礎(chǔ)；所述隔離膜105的材料為絕緣材料，例如為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述隔離膜105的材料為氧化硅。

為了提高形成隔離膜105工藝的填孔(gap-filling)能力，采用流動(dòng)性化學(xué)氣相沉積(FCVD，F(xiàn)lowable CVD)或高縱寬比化學(xué)氣相沉積工藝(HARP CVD)，形成所述隔離膜105。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，形成所述隔離膜105的工藝步驟包括：在所述線性氧化層104表面形成隔離膜105，所述隔離膜105頂部高于硬掩膜層103頂部；研磨去除高于硬掩膜層103頂部的隔離膜105。

參考圖4，去除部分厚度的隔離膜105(參考圖3)形成隔離層115，所述隔離層115位于襯底101表面且覆蓋鰭部102部分側(cè)壁表面，所述隔離層115頂部低于鰭部102頂部。

所述隔離層115的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所 述隔離層115的材料為氧化硅。

在去除部分厚度的隔離膜105過程中，還刻蝕去除部分厚度的線性氧化層104，使得剩余線性氧化層104頂部與隔離層115頂部齊平。在一個(gè)實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝，刻蝕去除部分厚度的隔離膜105。在另一實(shí)施例中，采用濕法刻蝕工藝，刻蝕去除部分厚度的隔離膜105。

還包括步驟：刻蝕去除所述硬掩膜層103(參考圖3)。

參考圖5，在所述核心器件區(qū)I和輸入輸出器件區(qū)II的基底表面形成第一氧化層106。

本實(shí)施例中，所述第一氧化層106位于核心器件區(qū)I和輸入輸出器件區(qū)II的鰭部102表面，其中，位于輸入輸出器件區(qū)II的第一氧化層106后續(xù)作為輸入輸出器件的柵介質(zhì)層的一部分。

所述第一氧化層106的材料為氧化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述第一氧化層106的材料為氧化硅，所述第一氧化層106的厚度為20埃至50埃。

采用沉積工藝或氧化工藝形成所述第一氧化層106，其中，沉積工藝為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積工藝，氧化工藝為干氧氧化、水汽氧化和濕氧氧化。

本實(shí)施例中，采用原位水汽生成氧化工藝形成所述第一氧化層106，使得形成的第一氧化層106與鰭部102之間接觸緊密，所述第一氧化層106與鰭部102之間的界面性能好。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，采用原位水汽生成氧化工藝形成第一氧化層106的工藝參數(shù)包括：反應(yīng)氣體包括O₂、H₂和H₂O，其中，O₂流量為0.1slm至20slm，H₂流量為0.1slm至20slm，H₂O流量為0.1slm至50slm，反應(yīng)腔室溫度為650度至1000度，反應(yīng)腔室壓強(qiáng)為0.1托至760托，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為5秒至10分。

參考圖6，在所述第一氧化層106表面形成蓋帽層107。

所述蓋帽層107的材料與第一氧化層106的材料不同，所述蓋帽層107的材料與后續(xù)形成的偽柵層材料也不相同，從而使得后續(xù)刻蝕去除偽柵層的 工藝不會(huì)對(duì)蓋帽層107造成刻蝕。所述蓋帽層107的材料為氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述蓋帽層107的材料為氮化硅。

在后續(xù)的工藝步驟中，位于輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107起到保護(hù)輸入輸出器件區(qū)II第一氧化層106的作用，為了使蓋帽層107起到較強(qiáng)的保護(hù)作用，所述蓋帽層107的厚度不宜過?。徊⑶?，后續(xù)還會(huì)刻蝕去除所述輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107，因此所述蓋帽層107的厚度也不宜過厚，否則后續(xù)刻蝕去除蓋帽層107所需的工藝時(shí)間較長(zhǎng)，既不利于提高半導(dǎo)體生產(chǎn)效率也有可能對(duì)半導(dǎo)體器件造成不良影響。為此，本實(shí)施例中，所述蓋帽層107的厚度為5埃至30埃。

采用化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝形成所述蓋帽層107。本實(shí)施例中，采用原子層沉積工藝形成所述蓋帽層107，使得形成的蓋帽層107具有較高的臺(tái)階覆蓋(step-coverage)性，輸入輸出器件區(qū)II中鰭部102與隔離層115之間拐角附近的第一氧化層106完全被蓋帽層107覆蓋，從而避免所述拐角附近的第一氧化層106暴露在外界環(huán)境中或者被保護(hù)的程度不足；并且，采用原子層沉積工藝形成的蓋帽層107的厚度均勻性好，使得輸入輸出器件區(qū)II的鰭部102各區(qū)域均被很好的保護(hù)。

參考圖7，在所述輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107表面形成第一圖形層108。

所述第一圖形層108為后續(xù)刻蝕去除核心器件區(qū)I的蓋帽層107的掩膜。由于第一圖形層108與輸入輸出器件區(qū)II的第一氧化層106之間被蓋帽層107阻擋，從而使得形成第一圖形層108的工藝不會(huì)對(duì)輸入輸出器件區(qū)II的第一氧化層106造成不良影響。

本實(shí)施例中，所述第一圖形層108的材料為光刻膠，形成所述第一圖形層108的工藝步驟包括：在所述蓋帽層107表面涂覆光刻膠膜，所述光刻膠膜頂部高于鰭部102頂部；對(duì)所述光刻膠膜進(jìn)行曝光處理；接著，對(duì)曝光處理后的光刻膠膜進(jìn)行顯影處理，去除位于核心器件區(qū)I的光刻膠膜，形成所述第一圖形層108。

在其他實(shí)施例中，所述第一圖形層還能夠包括底部抗反射涂層和位于底 部抗反射涂層表面的光刻膠層。

繼續(xù)參考圖7，以所述第一圖形層108為掩膜，刻蝕去除核心器件區(qū)I的蓋帽層107。

本實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝，刻蝕去除核心器件區(qū)I的蓋帽層107，所述干法刻蝕工藝的刻蝕氣體包括CHF₃、CF₄和O₂。

在刻蝕去除核心器件區(qū)I的蓋帽層107之后，去除所述第一圖形層108。本實(shí)施例中，采用濕法去膠或灰化工藝去除所述第一圖形層108。

本實(shí)施例中，還刻蝕去除位于核心器件區(qū)I的第一氧化層106，暴露出核心器件區(qū)I的基底表面。

參考圖8，在所述核心器件區(qū)I的基底表面形成第三氧化層109。

本實(shí)施例中，所述第三氧化層109位于核心器件區(qū)I的鰭部102表面。

所述第三氧化層109的材料與后續(xù)形成的偽柵層的材料不同，從而使得后續(xù)刻蝕偽柵層的工藝對(duì)偽柵層和第三氧化層109具有較高的刻蝕選擇比，所述第三氧化層109起到刻蝕緩沖的作用，對(duì)核心器件區(qū)I的鰭部102起到保護(hù)作用，避免后續(xù)刻蝕去除偽柵層的工藝對(duì)核心器件區(qū)I的鰭部102造成刻蝕損傷。

所述第三氧化層109的材料與蓋帽層107的材料也不同。本實(shí)施例中，所述第三氧化層109的材料為氧化硅。

由于后續(xù)會(huì)去除所述第三氧化層109，為了使得去除第三氧化層109的工藝對(duì)后續(xù)形成的層間介質(zhì)層的影響小，所述第三氧化層109的厚度較薄，所述第三氧化層109的厚度小于第一氧化層106的厚度。本實(shí)施例中，所述第三氧化層109的厚度為8埃至20埃。

采用沉積工藝或氧化工藝，形成所述第三氧化層109。本實(shí)施例中，采用熱氧化工藝形成所述第三氧化層109。在其他實(shí)施例中，采用沉積工藝形成所述第三氧化層時(shí)，則所述第三氧化層還位于蓋帽層表面。

在其他實(shí)施例中，在前述刻蝕去除核心器件區(qū)的蓋帽層之后保留核心器件區(qū)的第一氧化層，則在后續(xù)形成偽柵膜之前無需在核心器件區(qū)形成第三氧 化層，后續(xù)形成的偽柵膜位于核心器件區(qū)的第一氧化層表面。

參考圖9，在所述輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107表面以及核心器件區(qū)I的基底上形成偽柵膜110。

本實(shí)施例中，所述偽柵膜110位于輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107表面、核心器件區(qū)I的第三氧化層109表面、以及核心器件區(qū)I的隔離層115表面。

所述偽柵膜110為后續(xù)形成偽柵層提供工藝基礎(chǔ)。所述偽柵膜110的材料為多晶硅、非晶硅或無定形碳；采用化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝和原子層沉積工藝形成所述偽柵膜110。

本實(shí)施例中，所述偽柵膜110的材料為多晶硅，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述偽柵膜110，還對(duì)形成的偽柵膜110進(jìn)行平坦化處理。

繼續(xù)參考圖9，在所述偽柵膜110表面形成第二圖形層111。

所述第二圖形層111定義出待形成的柵極結(jié)構(gòu)的位置和尺寸。所述第二圖形層111的材料為氮化硅、碳氮化硅、氮化鉭或氮化鈦。

所述第二圖形層111的材料與蓋帽層107的材料不同，防止后續(xù)去除第二圖形層111的工藝對(duì)蓋帽層107造成刻蝕，使得在后續(xù)去除第二圖形層111之后輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107仍被保留，因此后續(xù)能夠采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除核心器件區(qū)I的第三氧化層109，減少了使用的光罩的數(shù)量。

本實(shí)施例中，所述第二圖形層111的材料為氮化鈦。在其他實(shí)施例中，所述第二圖形層的材料還能夠?yàn)楣饪棠z材料。

參考圖10，以所述第二圖形層111為掩膜，圖形化所述偽柵膜110(參考圖9)形成偽柵層112。

所述偽柵層112替后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)占據(jù)空間位置。

本實(shí)施例中，以所述第二圖形層111為掩膜，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述偽柵膜110。在其他實(shí)施例中，圖形化偽柵膜形成所述偽柵層之后，還刻蝕去除被所述偽柵層暴露出的蓋帽層。

作為一個(gè)具體實(shí)施例，所述干法刻蝕工藝為反應(yīng)離子刻蝕，所述反應(yīng)離子刻蝕工藝的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體為HBr、O₂、Cl₂和He，刻蝕反應(yīng)腔室壓 強(qiáng)為2毫托至50毫托，刻蝕的源功率為200瓦至2000瓦，刻蝕加偏壓功率為10瓦至100瓦，HBr流量為50sccm至500sccm，O₂流量為2sccm至20sccm，Cl₂流量為10sccm至300sccm，He流量為50sccm至500sccm。

接著，去除所述第二圖形層111。

在形成所述偽柵層112之后，還包括步驟：在所述偽柵層112兩側(cè)的基底內(nèi)形成源漏區(qū)。本實(shí)施例中，在所述偽柵層112兩側(cè)的鰭部102內(nèi)形成源漏區(qū)。所述源漏區(qū)的摻雜離子為N型離子或P型離子，其中，N型離子為P、As或Sb，P型離子為B、Ga或In。

需要說明的是，本實(shí)施例中，形成的核心器件和輸入輸出器件在后續(xù)共用柵電極層，即，所述核心器件區(qū)I和輸入輸出器件區(qū)II的偽柵層112為相鄰接的。在其他實(shí)施例中，形成的核心器件和輸入輸出器件分別采用不同的柵電極層時(shí)，核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)的偽柵層為相隔的，也就是說，核心器件區(qū)和輸入輸出器件區(qū)的偽柵層為相互獨(dú)立的。

參考圖11，在所述基底上形成覆蓋偽柵層112側(cè)壁表面的層間介質(zhì)層113。

所述層間介質(zhì)層113頂部與偽柵層112頂部齊平。所述層間介質(zhì)層113的材料為氧化硅或氮氧化硅；采用化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝形成所述層間介質(zhì)層113。

本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述層間介質(zhì)層113，所述層間介質(zhì)層113的材料為氧化硅。形成所述層間介質(zhì)層113的工藝步驟包括：在所述隔離層115表面、蓋帽層107表面、以及偽柵層112側(cè)壁表面形成層間介質(zhì)膜，所述層間介質(zhì)膜還覆蓋偽柵層112頂部表面；研磨去除高于所述偽柵層112頂部表面的層間介質(zhì)膜，形成所述層間介質(zhì)層113。

參考圖12，去除所述偽柵層112(參考圖11)。

本實(shí)施例中，采用干法刻蝕工藝刻蝕去除所述偽柵層112，所述干法刻蝕工藝包括反應(yīng)離子刻蝕工藝或等離子體刻蝕工藝。

在刻蝕去除所述偽柵層112的工藝過程中，核心器件區(qū)I的第三氧化層109保護(hù)核心器件區(qū)I的鰭部102，避免核心器件區(qū)I的鰭部102暴露在刻蝕 環(huán)境中；并且，輸入輸出器件區(qū)II的第一氧化層106被蓋帽層107保護(hù)，避免刻蝕去除偽柵層112的工藝對(duì)第一氧化層106造成刻蝕損傷，使得所述第一氧化層106保持較高的性能，從而提高輸入輸出器件的柵介質(zhì)層完整性。

參考圖13，采用無掩膜刻蝕工藝，刻蝕去除位于核心器件區(qū)I的第三氧化層109(參考圖12)。

所述無掩膜刻蝕工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，所述無掩膜刻蝕工藝為濕法刻蝕，濕法刻蝕采用的刻蝕液體為氫氟酸溶液。

通常，為了提高層間介質(zhì)層113的致密度，會(huì)在形成所述層間介質(zhì)層113之后對(duì)其進(jìn)行退火處理。然而，由于在形成所述層間介質(zhì)層113之前，所述層間介質(zhì)層113下方的基底內(nèi)形成有源漏區(qū)，為保證所述退火處理過程中源漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子不會(huì)發(fā)生濃度再分布，所述退火處理的退火溫度較低。而第三氧化層109的材料性質(zhì)與層間介質(zhì)層113的材料性質(zhì)接近，因此刻蝕去除第三氧化層109的刻蝕工藝也會(huì)對(duì)層間介質(zhì)層113進(jìn)行刻蝕。

本實(shí)施例中，由于第三氧化層109的厚度小于第一氧化層106的厚度，所述第三氧化層109的厚度較薄，因此采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除第三氧化層109所需的刻蝕時(shí)間較短，從而減小所述無掩膜刻蝕工藝對(duì)層間介質(zhì)層113造成的刻蝕損失，使得所述層間介質(zhì)層113保持良好的形貌。

在其他實(shí)施例中，前述在刻蝕去除核心器件區(qū)的蓋帽層后保留核心器件區(qū)的第一氧化層時(shí)，則在去除偽柵層之后采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕去除所述核心器件區(qū)的第一氧化層。

在其他實(shí)施例中，前述在刻蝕去除核心器件區(qū)的蓋帽層之后保留核心器件區(qū)的第一氧化層，則在去除偽柵層之后，采用無掩膜刻蝕工藝，刻蝕去除核心器件區(qū)的第一氧化層。

參考圖14，在所述核心器件區(qū)I的基底上形成表面修復(fù)層114。

本實(shí)施例中，在所述核心器件區(qū)I的鰭部102表面形成表面修復(fù)層114。所述表面修復(fù)層114有利于進(jìn)一步改善核心器件區(qū)I的鰭部102表面性能，進(jìn)一步修復(fù)核心器件區(qū)I鰭部102表面受到的晶格損傷，去除核心器件區(qū)I鰭部102表面缺陷。

采用原位水汽生成氧化工藝，在所述核心器件區(qū)I的鰭部102表面形成所述表面修復(fù)層114。所述表面修復(fù)層114的材料為氧化硅。

參考圖15，去除所述表面修復(fù)層114(參考圖14)。

采用濕法刻蝕工藝或SiCoNi刻蝕系統(tǒng)，刻蝕去除所述表面修復(fù)層114。

在去除所述表面修復(fù)層114之后，核心器件區(qū)I的鰭部102表面的缺陷層被去除，且核心器件區(qū)I的鰭部102中凸出棱角部分也被去除，使所述鰭部102表面光滑、晶格質(zhì)量改善，避免鰭部102頂角尖端放電問題。

在去除所述表面修復(fù)層114的過程中，所述蓋帽層107避免第一氧化層106暴露在刻蝕環(huán)境中，使得第一氧化層106保持良好的性能。

接著，去除所述輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107(參考圖14)。

采用濕法刻蝕工藝刻蝕去除所述蓋帽層107，且所述濕法刻蝕工藝對(duì)蓋帽層107的刻蝕速率大于對(duì)第一氧化層106的刻蝕速率，使得濕法刻蝕工藝第一氧化層106的刻蝕速率很小甚至忽略不計(jì)。本實(shí)施例中，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液體為磷酸溶液，其中，磷酸的質(zhì)量百分比為65％至85％，溶液溫度為80攝氏度至200攝氏度。

需要說明的是，本實(shí)施例中在去除輸入輸出器件區(qū)II的蓋帽層107之前，去除表面修復(fù)層。在其他實(shí)施例中，還能夠在去除輸入輸出器件區(qū)的蓋帽層的同時(shí)，去除所述表面修復(fù)層。

參考圖16，在所述核心器件區(qū)I的基底上形成第二氧化層116，所述第二氧化層116的厚度小于第一氧化層106的厚度。

本實(shí)施例中，所述第二氧化層116位于核心器件區(qū)I的基底表面，所述第二氧化層116覆蓋核心器件區(qū)I的鰭部102頂部表面和側(cè)壁表面。

所述第二氧化層116的材料為氧化硅，所述第二氧化層116的厚度為6埃至12埃。

本實(shí)施例中，所述第二氧化層116的材料為化學(xué)氧化物(chemical oxide)。采用化學(xué)浸潤(rùn)(chemical dip)的方法形成所述第二氧化層116，采用化學(xué)浸潤(rùn)氧化生長(zhǎng)的氧化硅容易與后續(xù)形成的高k柵介質(zhì)層材料之間形成Hf-Si-O的混 合結(jié)構(gòu)，從而改善第二氧化層116與高k柵介質(zhì)層之間的界面狀態(tài)，并且能夠提高后續(xù)生長(zhǎng)的高k柵介質(zhì)層的性質(zhì)

在一個(gè)實(shí)施例中，形成所述第二氧化層116的方法包括：采用硫酸和雙氧水的混合溶液對(duì)所述鰭部102進(jìn)行浸潤(rùn)處理，浸潤(rùn)處理的反應(yīng)溫度為120攝氏度至180攝氏度，硫酸和雙氧水的體積比為1:1至5:1。

在另一實(shí)施例中，形成所述第二氧化層116的方法包括：采用氨水和雙氧水的混合溶液對(duì)所述鰭部102進(jìn)行浸潤(rùn)處理，浸潤(rùn)處理的反應(yīng)溫度為25攝氏度至45攝氏度，氨水和雙氧水的體積比為1:4至1:25。

在其他實(shí)施例中，所述第二氧化層還能夠?yàn)闊嵫趸瘜右约拔挥跓嵫趸瘜颖砻娴幕瘜W(xué)氧化層，其中，熱氧化層的材料為熱氧化物，化學(xué)氧化層的材料為化學(xué)氧化物，所述熱氧化層有利于提高化學(xué)氧化層與基底之間的界面性能。形成所述第二氧化層的工藝步驟包括：對(duì)所述核心器件區(qū)的基底進(jìn)行化學(xué)浸潤(rùn)氧化處理，在所述核心器件區(qū)的基底表面形成化學(xué)氧化層；對(duì)所述核心器件區(qū)的基底以及化學(xué)氧化層進(jìn)行熱氧化處理，在所述核心器件區(qū)的基底與化學(xué)氧化層之間形成熱氧化層。

參考圖17，在所述第二氧化層116表面以及第一氧化層106表面形成高k柵介質(zhì)層117。

本實(shí)施例中，所述高k柵介質(zhì)層117還位于層間介質(zhì)層113頂部表面和側(cè)壁表面、以及隔離層115表面。

所述高k柵介質(zhì)層117的材料為高k柵介質(zhì)材料，其中，高k柵介質(zhì)材料指的是，相對(duì)介電常數(shù)大于氧化硅相對(duì)介電常數(shù)的柵介質(zhì)材料，所述高k柵介質(zhì)層117的材料為HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、ZrO₂或Al₂O₃。

采用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積工藝形成所述高k柵介質(zhì)層117。本實(shí)施例中，所述高k柵介質(zhì)層117的材料為HfO₂，所述高k柵介質(zhì)層117的厚度為5埃至15埃，采用原子層沉積工藝形成所述高k柵介質(zhì)層117。

本實(shí)施例中，核心器件區(qū)I具有第一柵介質(zhì)層，輸入輸出器件區(qū)II具有 第二柵介質(zhì)層，其中，第一柵介質(zhì)層包括第二氧化層116以及位于第二氧化層116表面的高k柵介質(zhì)層117，第二柵介質(zhì)層包括第一氧化層106以及位于第一氧化層106表面的高k柵介質(zhì)層117。因此，所述第一柵介質(zhì)層的厚度小于第二柵介質(zhì)層的厚度，從而滿足核心器件和輸入輸出器件對(duì)柵介質(zhì)層厚度的不同需求。

由于前述刻蝕過程中，所述第一氧化層106表面被蓋帽層107(參考圖14)覆蓋，所述蓋帽層107起到保護(hù)第一氧化層106的作用，使得第一氧化層106保持較高性能，提供輸入輸出器件的柵極氧化層完整性，改善輸入輸出器件的NBTI性能和PBTI性能。并且，由于所述蓋帽層107的阻擋作用，使得去除核心器件區(qū)I的第三氧化層的工藝不需要掩膜，從而節(jié)約了光罩?jǐn)?shù)量，相應(yīng)的也避免了光罩引入的不良影響，從而進(jìn)一步改善形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，使得核心器件和輸入輸出器件的性能均得到改善。

參考圖18，在所述高k柵介質(zhì)層117表面形成柵電極層118，所述柵電極層118頂部與層間介質(zhì)層113頂部齊平。

形成所述柵電極層118的工藝步驟包括：在所述高k柵介質(zhì)層117表面形成柵電極膜，所述柵電極膜頂部高于層間介質(zhì)層113頂部；研磨去除高于層間介質(zhì)層113頂部的柵電極膜，形成所述柵電極層118。本實(shí)施例中，還研磨去除高于層間介質(zhì)層113頂部的高k柵介質(zhì)層117。

所述柵電極層118為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，所述柵電極層118包括：位于高k柵介質(zhì)層117表面的功函數(shù)層以及位于功函數(shù)層表面的電極層，其中，所述電極層的材料包括Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti或W。

形成的半導(dǎo)體器件為NMOS器件時(shí)，所述功函數(shù)層的材料為N型功函數(shù)材料，包括TiAl、TaAlN、TiAlN、MoN、TaCN或AlN中的一種或幾種；形成的半導(dǎo)體器件為PMOS器件時(shí)，所述功函數(shù)層的材料為P型功函數(shù)材料，包括Ta、TiN、TaN、TaSiN或TiSiN中的一種或幾種。

在其他實(shí)施例中，所述柵電極層還能夠?yàn)閱螌咏Y(jié)構(gòu)，柵電極層的材料包括Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti或W。

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