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(kuò)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的性能。
[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；在襯底表面形成偽柵極膜；在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜離子，在所述偽柵極膜內(nèi)形成摻雜區(qū)和未摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)的表面與所述偽柵極膜的表面齊平，所述未摻雜區(qū)位于所述摻雜區(qū)底部；在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜離子之后，刻蝕部分所述偽柵極膜直至暴露出襯底表面為止，在所述襯底表面形成偽柵極層，所述偽柵極層包括未摻雜區(qū)、以及位于未摻雜區(qū)表面的摻雜區(qū)；對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄，使所述未摻雜區(qū)的側(cè)壁相對于摻雜區(qū)的側(cè)壁凹陷；在對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄之后，在所述偽柵極層兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源漏區(qū)；在形成源漏區(qū)之后，在所述襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述偽柵極層的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層的表面與所述偽柵極層的表面齊平；去除所述偽柵極層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成第一開口 ；在所述第一開口內(nèi)形成柵極。
[0008]可選的，所述偽柵極膜的材料為硅；在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜的離子為硼離子；所述摻雜區(qū)的厚度小于300埃。
[0009]可選的，所述偽柵極膜的材料為無定形硅或多晶硅；所述偽柵極膜的厚度為500埃?1500埃，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。
[0010]可選的，對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄的工藝為濕法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕的刻蝕液為四甲基氫氧化銨溶液，所述四甲基氫氧化銨溶液的溫度小于40°c。
[0011]可選的，在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜離子的工藝為離子注入工藝，注入能量小于6KeV，注入劑量大于lE15atoms/cm2。
[0012]可選的，還包括:在所述離子注入工藝之后，采用退火工藝激活所述偽柵極膜內(nèi)摻雜的離子；所述退火工藝為尖峰退火，退火溫度為900°C?1100°C，退火時間為5秒?30秒。
[0013]如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄的厚度為3納米?6納米。
[0014]可選的，所述刻蝕偽柵極膜并形成偽柵極層的工藝包括:在所述偽柵極膜表面形成掩膜層，所述掩膜層覆蓋需要形成偽柵極層的對應(yīng)位置和結(jié)構(gòu)；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述偽柵極膜并形成偽柵極層。
[0015]可選的，所述掩膜層的材料包括SiN、Si0N、Si0BN、S1CN中的一種或多種組合；所述掩膜層的厚度為50埃?200埃；所述掩膜層的形成工藝包括:在偽柵極膜表面形成掩膜材料膜；刻蝕部分掩膜材料膜直至暴露出偽柵極膜表面，形成掩膜層；所述掩膜材料膜的形成工藝為原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。
[0016]可選的，刻蝕部分所述偽柵極膜以形成柵極層的工藝為濕法刻蝕工藝、各向異性的干法刻蝕工藝中的一種或兩種組合。
[0017]可選的，還包括:在形成源漏區(qū)之前，在所述偽柵極層的側(cè)壁表面形成側(cè)墻；在所述偽柵極層和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源漏區(qū)；所述側(cè)墻的材料包括SiN、S1N, S1BN,S1CN中的一種或多種組合；所述側(cè)墻的厚度為20埃?100埃；所述側(cè)墻的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。
[0018]可選的，在對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄之后，形成介質(zhì)層之前，在所述偽柵極層兩側(cè)的襯底內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜P型離子或N型離子形成源漏區(qū)；所述應(yīng)力層的形成方法包括:在所述偽柵極層兩側(cè)的襯底內(nèi)形成第二開口 ；采用選擇性外延沉積工藝在所述第二開口內(nèi)形成應(yīng)力層。
[0019]可選的，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺或碳化硅。
[0020]可選的，所述介質(zhì)層的形成工藝包括:在所述襯底和偽柵極層表面形成介質(zhì)膜；平坦化所述介質(zhì)膜直至暴露出所述偽柵極層表面為止，形成介質(zhì)層。
[0021]可選的，所述介質(zhì)膜的形成工藝為流體化學(xué)氣相沉積工藝、高深寬比沉積工藝中的一種或兩種組合。
[0022]可選的，所述柵極的形成工藝包括:在所述介質(zhì)層表面和第一開口內(nèi)形成柵極膜，所述柵極膜填充滿所述第一開口 ；平坦化所述柵極膜直至暴露出介質(zhì)層表面，形成柵極。
[0023]可選的，還包括:在所述平坦化工藝暴露出所述介質(zhì)層表面之后，平坦化所述柵極和介質(zhì)層，使所述柵極和介質(zhì)層的厚度減小，所述柵極和介質(zhì)層減小的厚度大于或等于所述摻雜區(qū)的厚度。
[0024]可選的，還包括:在形成所述偽柵極膜之前，在襯底表面形成偽柵介質(zhì)膜；在所述偽柵介質(zhì)膜表面形成偽柵極膜；所述偽柵介質(zhì)膜的材料為氧化硅，形成工藝為熱氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝，厚度為5埃?30埃；刻蝕部分所述偽柵極膜以形成偽柵極層的工藝停止于所述偽柵介質(zhì)膜表面；在去除所述偽柵極層之后，去除第一開口底部的偽柵介質(zhì)膜。
[0025]可選的，所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的襯底內(nèi)具有隔離結(jié)構(gòu)；所述偽柵極層分別位于所述襯底的第一區(qū)域和第二區(qū)域表面；在第一區(qū)域的源漏區(qū)內(nèi)摻雜有P型離子；在第二區(qū)域的源漏區(qū)內(nèi)摻雜有N型離子。
[0026]可選的，所述襯底為平面基底；或者，所述襯底包括基底、以及位于基底表面的鰭部，所述偽柵極層橫跨于所述鰭部的側(cè)壁和頂部表面。
[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膜之后，刻蝕所述偽柵極膜形成偽柵極層之前，對所述偽柵極膜內(nèi)摻雜離子，在所述偽柵極膜內(nèi)形成摻雜區(qū)和未摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)的表面與所述偽柵極膜的表面齊平，而位于所述摻雜區(qū)底部不具有摻雜離子的部分偽柵極膜則形成未摻雜區(qū)。在后續(xù)刻蝕偽柵極膜并形成偽柵極層之后，所述偽柵極層也包括未摻雜區(qū)、以及位于未摻雜區(qū)表面的摻雜區(qū)，由于所述摻雜區(qū)和未摻雜區(qū)之間具有刻蝕選擇性，在對偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄時，能夠使所述減薄工藝對所述未摻雜區(qū)的減薄速率較大，而對所述摻雜區(qū)的減薄速率較小，從而能夠使所述未摻雜區(qū)的側(cè)壁相對于摻雜區(qū)的側(cè)壁凹陷，因此能夠使所述偽柵極層的底部尺寸小于頂部尺寸。在形成所述介質(zhì)層并去除所述偽柵極層之后，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成的第一開口內(nèi)壁的形貌與所述偽柵極層的形貌一致，因此所形成的第一開口底部尺寸也小于頂部尺寸，則在所述第一開口內(nèi)形成柵極的工藝難度降低，所述柵極的材料易于進(jìn)入所述第一開口底部，而且所述柵極的材料難以在所述第一開口的頂部側(cè)壁表面堆積，從而能夠保證所述柵極的材料填充滿所述第一開口，使得所形成的柵極內(nèi)部均勻致密，避免了所形成的柵極內(nèi)部形成空洞，從而使所述柵極的性能穩(wěn)定。因此，所形成的晶體管的性能穩(wěn)定、可靠性提高。
[0029]進(jìn)一步，所述偽柵極膜的材料為硅，且在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜的離子為硼離子。當(dāng)后續(xù)對所述偽柵極層的側(cè)壁進(jìn)行減薄的工藝為濕法刻蝕工藝時，所述濕法刻蝕的刻蝕液為四甲基氫氧化銨溶液，所述四甲基氫氧化銨溶液對于摻雜硼離子的硅材料刻蝕速率較慢，而對于不具有摻雜離子的硅材料刻蝕速率較快，因此，能夠在減薄所述偽柵極層的側(cè)壁之后，使未摻雜區(qū)的側(cè)壁相對于摻雜區(qū)的側(cè)壁凹陷，從而使后續(xù)形成于介質(zhì)層內(nèi)的第一開口底部尺寸小于頂部尺寸，使形成于所述第一開口內(nèi)的柵極內(nèi)部致密均勻。
[0030]進(jìn)一步，當(dāng)在所述偽柵極膜內(nèi)摻雜離子的工藝為離子注入工藝時，所述摻雜區(qū)的厚度由所述離子注入工藝的注入能量決定，通過調(diào)控所述離子注入的能量，能夠精確控制所述摻雜區(qū)的厚度。當(dāng)所述離子注入的能量小于6KeV時，能夠控制所述摻雜區(qū)的厚度小于300埃，則不會因所