一种提升器件可靠性的方法与流程

专利2025-06-18  41


本申请涉及半导体,具体涉及一种提升器件可靠性的方法。


背景技术:

1、在高k金属栅工艺中,常用氮化钽(tan)作为刻蚀阻挡金属层,氮化钛(tin)作为pmos功函数金属层,nmos功函数金属层tial生长在它们之上。

2、tan/tin金属层易被氧化,而氧化后的tan/tin对于器件的稳定性会造成不利的效果。对于tin,ti-n中的n会因为氧化被o原子替代,形成tio、tion,而tio、tion对于功函数调节能力相较于tin差很多。对于tan,由于ta-n中被氧化部分形成ta-o,而tao的抗刻蚀能力比tan差很多,因此无法很好的保护高k介质层,对电性的稳定造成损失。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本申请的目的在于提供一种提升器件可靠性的方法,用于解决现有技术中tan/tin金属层易被氧化导致器件稳定性变差的问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的,本申请提供一种提升器件可靠性的方法,包括:

3、步骤一,提供一衬底,衬底上形成有层间介质层,层间介质层中形成有沟槽,在沟槽的侧壁和底部依次形成高k介质层和盖帽层;

4、步骤二,在盖帽层上依次形成阻挡层和pmos功函数金属层,而后去除位于nmos区域的pmos功函数金属层;

5、步骤三,使用氢气还原阻挡层和pmos功函数金属层表面形成的氧化层;

6、步骤四,使用氨气氮化阻挡层和pmos功函数金属层的表面;

7、步骤五,依次形成nmos功函数金属层和金属栅极,填满沟槽。

8、优选的,步骤三中氢气还原的工艺条件为:包括但不限于使用等离子体轰击或者纯化学还原,温度为200℃~450℃。

9、优选的,步骤四中氨气氮化的工艺条件为:采用化学气相反应,流量为5slm~25slm,温度为320℃~800℃。

10、优选的,采用化学气相沉积工艺形成层间介质层和高k介质层。

11、优选的,采用原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺形成盖帽层。

12、优选的,采用原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺形成阻挡层。

13、优选的,阻挡层的材料包括氮化钽。

14、优选的,采用原子层沉积工艺形成pmos功函数金属层。

15、优选的,pmos功函数金属层的材料包括氮化钛。

16、优选的,采用物理磁控溅射工艺或原子层沉积工艺形成nmos功函数金属层。

17、如上所述,本申请提供的提升器件可靠性的方法,具有以下有益效果:在形成nmos功函数金属层之前,增加氢气(h2)还原和氨气(nh3)氮化的预处理工序,增加阻挡层抗刻蚀能力的同时盖上pmos功函数金属层的功函数调节效果,从而提升器件可靠性。



技术特征:

1.一种提升器件可靠性的方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤三中氢气还原的工艺条件为:包括但不限于使用等离子体轰击或者纯化学还原,温度为200℃~450℃。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤四中氨气氮化的工艺条件为:采用化学气相反应,流量为5slm~25slm,温度为320℃~800℃。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用化学气相沉积工艺形成所述层间介质层和所述高k介质层。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述盖帽层。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述阻挡层。

7.根据权利要求1或6所述的方法,其特征在于,所述阻挡层的材料包括氮化钽。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用原子层沉积工艺形成所述pmos功函数金属层。

9.根据权利要求1或8所述的方法,其特征在于,所述pmos功函数金属层的材料包括氮化钛。

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用物理磁控溅射工艺或原子层沉积工艺形成所述nmos功函数金属层。


技术总结
本申请提供一种提升器件可靠性的方法,包括:步骤一,提供一衬底,衬底上形成有层间介质层,层间介质层中形成有沟槽,在沟槽的侧壁和底部依次形成高K介质层和盖帽层;步骤二,在盖帽层上依次形成阻挡层和PMOS功函数金属层,而后去除位于NMOS区域的PMOS功函数金属层;步骤三,使用氢气还原阻挡层和PMOS功函数金属层表面形成的氧化层;步骤四,使用氨气氮化阻挡层和PMOS功函数金属层的表面;步骤五,依次形成NMOS功函数金属层和金属栅极,填满沟槽。在形成NMOS功函数金属层之前,增加氢气还原和氨气氮化的预处理工序,增加阻挡层抗刻蚀能力的同时盖上PMOS功函数金属层的功函数调节效果,从而提升器件可靠性。

技术研发人员:王诗昊,曾招钦,鲍宇,郭晓清
受保护的技术使用者:上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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