晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，促使集成電路中的半導(dǎo)體器件，尤其是MOS (Metal Oxide Semiconductor,金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發(fā)展的微型化和集成化的要求，而晶體管器件是MOS器件中的重要組成部分之一。
[0003]對于晶體管器件來說，隨著晶體管的尺寸持續(xù)縮小，現(xiàn)有技術(shù)以氧化硅或氮氧化硅材料形成的柵介質(zhì)層時，已無法滿足晶體管對于性能的要求。尤其是以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層所形成的晶體管容易產(chǎn)漏電流以及雜質(zhì)擴散等一系列問題，從而影響晶體管的閾值電壓，造成晶體管的可靠性和穩(wěn)定性下降。
[0004]為解決以上問題，一種以高K柵介質(zhì)層和金屬柵構(gòu)成的晶體管被提出，即高K金屬柵(HKMG，High K Metal Gate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K(介電常數(shù))材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)材料，以金屬材料或金屬化合物材料替代傳統(tǒng)的多晶硅柵極材料，形成金屬柵。所述高K金屬柵晶體管能夠在縮小尺寸的情況下，能夠減小漏電流，降低工作電壓和功耗，以此提高晶體管的性能。
[0005]然而，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷縮小，所形成的高K金屬柵晶體管的尺寸不斷縮小、器件密度不斷提高，導(dǎo)致制造高K金屬柵晶體管的工藝難以控制，所形成的高K金屬柵晶體管性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提高所形成的晶體管性能和可靠性。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:提供襯底；在所述襯底表面形成偽柵極層，所述偽柵極層的側(cè)壁表面具有側(cè)墻；在所述襯底和側(cè)墻表面形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層的表面低于所述偽柵極層的表面；去除高于所述第一介質(zhì)層表面的側(cè)墻，并暴露出部分偽柵極層側(cè)壁表面，在相鄰偽柵極層之間的第一介質(zhì)層和側(cè)墻表面形成第一開口 ；在所述第一開口內(nèi)形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的表面與偽柵極層的表面齊平，所述第二介質(zhì)層材料的密度高于所述第一介質(zhì)層材料的密度；去除所述偽柵極層，在第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口 ；對所述第二開口內(nèi)的第二介質(zhì)層側(cè)壁進行刻蝕，使所述第二開口的頂部尺寸擴大；在對所述第二開口的第二介質(zhì)層側(cè)壁進行刻蝕之后，在所述第二開口內(nèi)形成柵極層。
[0008]可選的，所述偽柵極層表面還具有掩膜層；在去除所述偽柵極層之前，去除所述掩膜層。
[0009]可選的，所述掩膜層的材料為氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種；所述掩膜層的厚度為10埃?200埃；所述掩膜層的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學氣相沉積工藝。
[0010]可選的，還包括:在所述偽柵極層和襯底之間形成偽柵介質(zhì)層；在去除所述偽柵極層之后，去除第二開口底部的偽柵介質(zhì)層。
[0011]可選的，所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述偽柵介質(zhì)層的厚度為5埃?100埃；所述偽柵介質(zhì)層的形成工藝包括ISSG氧化工藝或化學氣相沉積工藝。
[0012]可選的，所述偽柵極層的材料為無定形硅或多晶硅；所述偽柵極層的厚度為500埃?1500埃；所述偽柵極層的形成工藝包括化學氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。
[0013]可選的，在所述偽柵極層內(nèi)摻雜離子；在所述偽柵極層內(nèi)摻雜離子的工藝包括熱處理工藝。
[0014]可選的，所述第一介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述第一介質(zhì)層的形成工藝包括:在所述襯底、側(cè)墻和偽柵極層表面形成第一介質(zhì)膜；平坦化所述第一介質(zhì)膜，使所述第一介質(zhì)膜的表面高于或齊平于所述偽柵極層表面；在平坦化所述第一介質(zhì)膜之后，回刻蝕所述第一介質(zhì)膜以形成第一介質(zhì)層，使所述第一介質(zhì)層的表面低于所述偽柵極層的表面。
[0015]可選的，所述第一介質(zhì)膜的形成工藝為流體化學氣相沉積工藝；回刻蝕所述第一介質(zhì)膜的工藝為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝、或干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝組合。
[0016]可選的，在形成所述第一介質(zhì)膜之前，在所述襯底、側(cè)墻和偽柵極層表面形成襯墊層，所述第一介質(zhì)膜形成于所述襯墊層表面。
[0017]可選的,所述襯墊層的材料為氧化娃；所述襯墊層的形成工藝為熱氧化工藝、ISSG氧化工藝、化學氣相沉積工藝、原子層沉積工藝；所述襯墊層的厚度為10埃?200埃。
[0018]可選的，在回刻蝕所述第一介質(zhì)膜時，回刻蝕所述襯墊層。
[0019]可選的，還包括:在形成所述襯墊層之前，在所述襯底、側(cè)墻和偽柵極層表面形成停止層，所述襯墊層形成于所述停止層表面。
[0020]可選的，所述停止層的材料為氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種；所述停止層的厚度為10埃?200埃；所述停止層的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學氣相沉積工藝。
[0021]可選的，在去除高于所述第一介質(zhì)層表面的側(cè)墻時，去除高于所述第一介質(zhì)層表面的停止層。
[0022]可選的，所述側(cè)墻的材料為氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種；所述側(cè)墻的厚度為20埃?200埃；所述側(cè)墻的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學氣相沉積工藝；去除高于所述第一介質(zhì)層表面的側(cè)墻的工藝為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝、或干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝組合。
[0023]可選的，所述第二介質(zhì)層的形成工藝包括:在所述第一介質(zhì)層、側(cè)墻和偽柵極層表面形成第二介質(zhì)膜；平坦化所述第二介質(zhì)膜直至暴露出偽柵極層表面為止，形成第二介質(zhì)層。
[0024]可選的，所述第二介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述第二介質(zhì)膜的形成工藝為高密度等離子化學氣相沉積工藝或高深寬比化學氣相沉積工藝。
[0025]可選的，對所述第二開口的第二介質(zhì)層側(cè)壁進行刻蝕的工藝為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝、或干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝組合。
[0026]可選的，所述柵極層的材料為金屬；在形成所述柵極層之后，回刻蝕所述柵極層，直至所述柵極層的表面低于或齊平于所述側(cè)墻的頂部表面；在回刻蝕所述柵極層之后，在所述柵極層表面形成覆蓋層；所述覆蓋層的材料為氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種；所述覆蓋層的厚度為20埃?600埃；所述覆蓋層的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學氣相沉積工藝。
[0027]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:
[0028]本發(fā)明的形成方法中，在襯底表面形成偽柵極層之后，在襯底表面形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層的表面低于所述偽柵極層表面，則能夠以所述第一介質(zhì)層為掩膜，去除高于所述第一介質(zhì)層表面的側(cè)墻，從而使形成于相鄰偽柵極層之間的第一開口的尺寸較大，使得所述第一開口的深寬比較小，有利于在所述第一開口內(nèi)形成致密均勻的第二介質(zhì)層。所述第二介質(zhì)層的密度高于第一介質(zhì)層，因此所述第一介質(zhì)層表面能夠保持與偽柵極層表面齊平，后續(xù)形成柵極層時，不會在所述第二介質(zhì)層表面殘留柵極層的材料；而且，由于所述第二介質(zhì)層在形成柵極層之前形成，因此，不會在第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層之前材料柵極層的材，有利于減少相鄰柵極層之間的漏電流。此外，在去除所述偽柵極層之后，由于所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁未被側(cè)墻覆蓋，因此能夠?qū)λ龅诙_口的第二介質(zhì)層側(cè)壁進行刻蝕，從而能夠擴大所述第二開口頂部的尺寸，而所述第二開口用于形成柵極層，所述較大的頂部尺寸能夠避免所述第二開口過早閉合，從而避免所形成的柵極層內(nèi)產(chǎn)生空洞，因此，所述柵極層內(nèi)部致密均勻。因此，所形成的晶體管的性能穩(wěn)定、可靠性提高。
[0029]進一步，所述第一介質(zhì)層的形成工藝包括:在所述襯底、側(cè)墻和偽柵極層表面形成第一介質(zhì)膜；之后，對所述第一介質(zhì)膜進行平坦化和回刻蝕，以形成第一介質(zhì)層。其中，所述第一介質(zhì)膜的形成工藝為流體化學氣相沉積工藝，采用流體化學氣相沉積工藝能夠避免所形成的第一介質(zhì)層在相鄰偽柵極層之間的溝槽內(nèi)產(chǎn)生空洞，使得所形成的第一介質(zhì)層的隔離能力較好。
[0030]進一步，所述第二介質(zhì)層的形成工藝包括:在所述第一介質(zhì)層、側(cè)墻和偽柵極層表面形成第二介質(zhì)膜；之后，平坦化所述第二介質(zhì)膜以形成第二介質(zhì)層。其中，所述第二介質(zhì)膜的形成工藝為高密度等離子化學氣相沉積工藝或高深寬比化學氣相沉積工藝；采用高密度等離子化學氣相沉積工藝或高深寬比化學氣相沉積工藝能夠形成密度較高的第二介質(zhì)膜，從而能夠保證在平坦化所述第二介質(zhì)膜之后，所形成的第二介質(zhì)層表面能夠與偽柵極層的表面齊平，則后續(xù)形成的柵極層的材料不易殘留于所述第二介質(zhì)層表面；而且，采用采用高密度等離子化學氣相沉積工藝或高深寬比化學氣相沉積工藝，能夠避免形成于第一開口內(nèi)的第二介質(zhì)膜內(nèi)產(chǎn)生空洞，使得所形成的第二介質(zhì)層的隔離能力較好。
【附圖說明】
[0031]圖1至圖4是本發(fā)明一實施例的高K金屬柵晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5至圖14是本發(fā)明另一實施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方