本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中，主要使用塊狀硅作為基底之用，而高操作速度與低能量消耗的要求則可通過縮小基底上的半導(dǎo)體器件的尺寸而達(dá)成，例如縮減基底上的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的尺寸。然而，MOSFET的尺寸縮減然受限于其內(nèi)的二氧化硅基的柵介電材料，且當(dāng)其尺寸縮減時可能遭遇到柵極漏電流的問題。因此，為了降低柵極漏電流，柵介質(zhì)層便采用特定介電材料，例如為具有高介電常數(shù)(K)的介電材料，以取代傳統(tǒng)的二氧化硅材料。然而，柵介電材料應(yīng)用高K介電材料的限制之一即為形成于柵極堆疊結(jié)構(gòu)的邊角邊緣的鳥嘴侵入物(bird’sbeakencroachment)，其是為橫向侵入于高介K介電材料與基底之間的二氧化硅。鳥嘴侵入物通常具有一拔錐(tapered)的外形。形成于柵極堆疊結(jié)構(gòu)邊角的二氧化硅材質(zhì)的鳥嘴顯著地降低了有效柵介電材料的介電常數(shù)且增加了其等效氧化物厚度。圖1顯示了具有二氧化硅的橫向侵入物104的現(xiàn)有半導(dǎo)體器件，其包括形成于一基底100上的采用高K介電材料的一柵極堆疊結(jié)構(gòu)。在此，高介電常數(shù)通常是指高于3.9的一介電常數(shù)，亦即為高于二氧化硅的一介電常數(shù)。在該半導(dǎo)體器件制造過程中，柵極堆疊結(jié)構(gòu)通過在基底100上依次沉積高K材料層和多晶硅層，然后圖案化多晶硅層和高K材料層，形成柵介質(zhì)層101和柵電極102，所述柵介質(zhì)層101和柵電極102構(gòu)成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。形成所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的圖案化過程，例如干法蝕刻，會對于柵介質(zhì)層101及柵電極102造成損傷。對于柵介質(zhì)層101的損傷會影像柵介質(zhì)層101的完整性，進(jìn)而引起柵介質(zhì)層101的可靠性問題。而對于柵電極102的損傷也會導(dǎo)致MOS器件的漏電流問題增加。因此現(xiàn)有技術(shù)中一般會采用多晶硅的再氧化(re-oxidation)工藝以避免上述圖案化過程對多晶硅層及柵介質(zhì)層101的損傷，具體地說，在圖案化所述高K材料層和多晶硅層之后，進(jìn)行氧化工藝，在柵極堆疊結(jié)構(gòu)表面及基底100上形成氧化層。通過多晶硅的再氧化工藝，可增加?xùn)沤橘|(zhì)層的完整性，并可修補(bǔ)多晶硅層的損傷。然而，現(xiàn)有技術(shù)的再氧化工藝會在柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁和頂部產(chǎn)生微笑效應(yīng)(Smileeffect)105，即柵極堆疊結(jié)構(gòu)對應(yīng)的氧化層的厚度，特別是多晶硅層側(cè)壁及頂部的氧化層的厚度差異相當(dāng)顯著，該氧化層的厚度差異將對后續(xù)制程產(chǎn)生不利影響。而且，現(xiàn)有技術(shù)再氧化工藝會在柵極堆疊結(jié)構(gòu)的底部邊緣，即柵介質(zhì)層101下方形成柵極橫向侵入物104，亦稱為鳥嘴侵入物，該鳥嘴侵入物造成了柵極堆疊結(jié)構(gòu)底部的微笑效應(yīng)(Smileeffect)，即大幅地增加?xùn)艠O堆疊結(jié)構(gòu)的有效氧化物厚度，同時由于橫向侵入物104的二氧化硅材質(zhì)介電常數(shù)通常低于高K介電材料形成的柵介質(zhì)層101的介電常數(shù)，因而會降低柵電極102與主動區(qū)間(activearea)的柵介質(zhì)層102的介電常數(shù)，使得柵介質(zhì)層品質(zhì)下降，柵電極對溝道的控制性能降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，能夠避免柵極結(jié)構(gòu)底部邊緣的鳥嘴侵入物的形成，同時改善柵極結(jié)構(gòu)的微笑效應(yīng)，提高柵極結(jié)構(gòu)的厚度均勻性。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括以下步驟：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次沉積柵介質(zhì)層、虛擬柵極層；圖案化所述虛擬柵極層和柵介質(zhì)層以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)；濕法清洗包括所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的器件表面，并在所述器件表面沉積純氮化硅層；在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行輕摻雜源/漏區(qū)離子注入；在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上方形成側(cè)墻；在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行重?fù)诫s源/漏區(qū)離子注入；在所述純氮化硅層上方沉積接觸孔刻蝕停止層并頂部平坦化至所述虛擬柵極層；移除所述虛擬柵極層形成接觸孔，并在所述接觸孔中填充多晶硅或金屬以形成柵電極。進(jìn)一步的，所述柵介質(zhì)層的介電常數(shù)高于二氧化硅。進(jìn)一步的，所述柵介質(zhì)層為介電常數(shù)大于3.9的介電材料。進(jìn)一步的，所述虛擬柵極層為多晶硅或金屬。進(jìn)一步的，所述純氮化硅層通過硅烷和氨氣的化學(xué)氣相沉積形成。進(jìn)一步的，所述純氮化硅層厚度為1nm～30nm。進(jìn)一步的，所述制造方法還包括：在所述器件表面沉積純氮化硅層之后，繼續(xù)沉積氧化硅層和/或氮氧化硅層。進(jìn)一步的，所述制造方法還包括：在所述器件表面沉積純氮化硅層之后，在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成側(cè)壁氮化硅層(offsetSiN)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件制造方法，利用純氮化硅層替代器件再氧化工藝，避免了柵極堆疊結(jié)構(gòu)底部鳥嘴侵入物的形成，同時改善了柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)壁和頂部的微笑效應(yīng)(Smileeffect)，提高了柵極堆疊結(jié)構(gòu)的厚度均勻性以及柵介質(zhì)層的膜品質(zhì)；同時通過在移除虛擬柵極層的接觸孔中重新填充柵電極的后柵極工藝來改善柵極結(jié)構(gòu)的晶格缺陷，提高器件性能。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種半導(dǎo)體器件的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明具體實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法流程圖；圖3A～3D是本發(fā)明具體實施例的半導(dǎo)體器件制造過程中的結(jié)構(gòu)剖視圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件的制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2所示，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟：S1，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次沉積柵介質(zhì)層、虛擬柵極層；S2，圖案化所述虛擬柵極層和柵介質(zhì)層以形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)；S3，濕法清洗包括所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的器件表面，并在所述器件表面沉積純氮化硅層；S4，在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行輕摻雜源/漏區(qū)離子注入；S5，在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上方形成側(cè)墻；S6，在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行重?fù)诫s源/漏區(qū)離子注入；S7，在所述純氮化硅層上方沉積接觸孔刻蝕停止層并頂部平坦化至所述虛擬柵極層；S8，移除所述虛擬柵極層形成接觸孔，并在所述接觸孔中填充多晶硅或金屬以形成柵電極。請參考圖3A，在步驟S1中，提供半導(dǎo)體襯底300，在所述半導(dǎo)體襯底300上通過化學(xué)氣相沉積沉積依次形成柵介質(zhì)層301、虛擬柵極層302，其中，所述柵介質(zhì)層301可以為介電常數(shù)(例如大于3.9)高于二氧化硅的高K介電材料，例如氧化鋁、氧化哈、氮氧化鉿、硅酸鋯等一種或多種組合，由于其沉積膜厚可為較厚而仍具有等同于較薄柵介質(zhì)層的電子特性，因而避免了電子隧穿效應(yīng)以及其他問題。所述虛擬柵極層302可以為摻雜多晶硅、鉬、鎢等金屬及其化合物。請繼續(xù)參考圖3A，在步驟S2中，通過等離子體干法刻蝕等方法依次刻蝕所述虛擬柵極層302、柵介質(zhì)層301，形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)，該柵極堆疊結(jié)構(gòu)包括圖案化的虛擬柵極層302和柵介質(zhì)層301。請參考圖3B，在步驟S3中，濕法清洗刻蝕柵極堆疊結(jié)構(gòu)后的殘留物，再通過硅烷和氨氣的各向同性地化學(xué)氣相沉積，形成一覆蓋半導(dǎo)體襯底300和柵極堆疊結(jié)構(gòu)表面的純氮化硅層303，該純氮化硅層303作為緩沖層，可以隔絕后續(xù)制造過程中的氧化劑對柵極堆疊結(jié)構(gòu)底部、側(cè)壁以及頂部的氧化腐蝕，因而避免了柵介質(zhì)層底部鳥嘴侵入物的形成，以及避免了虛擬柵極層302的側(cè)壁和頂部氧化，改善了微笑效應(yīng)(Smileeffect)，提高了虛擬柵極層的厚度均一性。在本實施例中，所述純氮化硅層303的厚度為1nm～30nm。請參考圖3C，在步驟S4中，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩膜，對半導(dǎo)體襯底300進(jìn)行輕摻雜源/漏區(qū)(LDD)離子注入，可以是Halo或Pocket離子注入，以形成源/漏延伸區(qū)304。請繼續(xù)參考圖3C，在步驟S5中，在純氮化硅層表面繼續(xù)沉積一層較厚的氧化硅層305，用來后續(xù)制作柵極側(cè)墻，其沉積工藝屬于現(xiàn)有技術(shù)中的再氧化工藝，在此不再贅述；然后，刻蝕氧化硅層305和純氮化硅層303，停止在半導(dǎo)體襯底300和虛擬柵極層302，由此在柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成了側(cè)墻，該側(cè)墻包括氧化硅層305和純氮化硅層303。由于柵介質(zhì)層301與半導(dǎo)體襯底300接觸的邊緣已被純氮化硅層303保護(hù)，因此，可以避免側(cè)墻形成時的氧氣等氧化劑氧化柵介質(zhì)層301邊緣的半導(dǎo)體襯底300，進(jìn)而避免了鳥嘴侵入物的形成。當(dāng)純氮化硅層303可以覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)壁時，還可以避免柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)壁的微笑效應(yīng)，提高柵極堆疊結(jié)構(gòu)的厚度均勻性。在本發(fā)明的其他實施例中，氧化硅層305可以替換為氮化硅層、氮氧化硅層，或者至少兩種的復(fù)合層。在本發(fā)明的其他實施例中，還可以在形成純氧化硅層303的器件結(jié)構(gòu)的柵極堆疊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)壁氮化硅層(offsetSiN)，并刻蝕純氮化硅層303，停止在半導(dǎo)體襯底300和虛擬柵極層302，形成由純氮化硅層303和側(cè)壁氮化硅層構(gòu)成的側(cè)墻。請繼續(xù)參考圖3C，在步驟S6中，繼續(xù)以柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩膜，對半導(dǎo)體襯底300進(jìn)行重?fù)诫s源/漏區(qū)(S/D)離子注入，并退火激活LDD和S/D注入離子，形成源/漏極。其中，激活注入離子的退火工藝可以是快速退火工藝(RTA)，也可以是激光尖峰脈沖退火(LSA)，還可以是閃光退火工藝(Flashannealing)；步驟S4的LDD離子注入也可以在步驟S5的側(cè)墻形成之后，步驟S6的S/D離子注入之前進(jìn)行。在步驟S6中，S/D離子注入之后還可以向源/漏區(qū)注入硼離子，利用硼離子的擴(kuò)散消除之前注入離子引起的注入缺陷。為了消除柵極堆疊結(jié)構(gòu)的虛擬柵極層在上述步驟中所受到的損傷，提高柵極性能，需要替換掉虛擬柵極層302.請參考圖3D，在步驟S7中，優(yōu)選的，在步驟S6形成的器件表面先形成一層金屬，以在半導(dǎo)體襯底表面和虛擬柵極層頂部形成自對準(zhǔn)金屬硅化物；接著，再沉積接觸孔刻蝕停止層307，并平坦化至虛擬柵極層302，以暴露出虛擬柵極層302頂部。接觸孔刻蝕停止層307優(yōu)選為應(yīng)力性能較高的材料，以提高器件溝道區(qū)的應(yīng)力性能，進(jìn)而增強(qiáng)載流子遷移率，提高器件的驅(qū)動電流。請繼續(xù)參考圖3D，在步驟S8中，可以通過濕法刻蝕來選擇性刻蝕掉虛擬柵極層302，形成接觸孔；然后向接觸孔中再填充多晶硅或金屬以形成柵電極308，從而替換掉有晶格損傷等缺陷的虛擬柵極層。其中，金屬柵電極可以通過鉑、鎢、鈀或鉬等電子束蒸鍍或濺渡來形成。接觸孔的工藝窗口可以在濕法刻蝕時做適應(yīng)性調(diào)整，以提高填充的柵電極的厚度均勻性。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法制得的半導(dǎo)體器件，完全避免了柵介質(zhì)層邊緣的鳥嘴侵入物的形成，克服了柵極堆疊結(jié)構(gòu)邊緣由于再氧化工藝引起的微笑效應(yīng)；同時由于沒有鳥嘴侵入物的阻擋，源/漏區(qū)注入的離子擴(kuò)散均勻性能提高，且LDD注入離子向半導(dǎo)體襯底表面擴(kuò)散的更淺，可以形成更淺的結(jié)，提高器件性能。綜上所述，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件制造方法，利用純氮化硅層替代器件再氧化工藝，避免了柵極堆疊結(jié)構(gòu)底部鳥嘴侵入物的形成，同時改善了柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)壁和頂部的微笑效應(yīng)，提高了柵極堆疊結(jié)構(gòu)的厚度均勻性和柵介質(zhì)層的膜品質(zhì)；同時通過在移除虛擬柵極層的接觸孔中重新填充柵電極的后柵極工藝來改善柵極結(jié)構(gòu)的晶格缺陷，提高器件性能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。