[發明專利]MOS晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201010299330.7
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102420136A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種MOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體基底，所述半導體基底上形成有介質層，所述介質層中形成有開口，所述開口兩側的半導體基底內形成有源區和漏區；

形成自組裝單分子層，覆蓋所述開口的底部和側壁，所述自組裝單分子層為疏水的；

去除所述開口底部的自組裝單分子層，暴露出所述半導體基底；

形成柵介質層，覆蓋所述開口底部的半導體基底；

去除所述開口側壁的自組裝單分子層；

在所述開口中形成柵電極，所述柵電極填滿所述開口。

2.根據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述自組裝單分子層的材料為CH₃(CH₂)_xCH₂SiCl₃，其中，x的值為6至10。

3.根據權利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述形成自組裝單分子層包括：使用n癸基三氯硅烷和乙醇的混合溶液對所述半導體基底進行濕法處理，持續時間為30分鐘至24小時。

4.根據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述自組裝單分子層之前還包括：對所述開口的側壁和底部的材料表面進行第一預處理，使所述開口的底部和側壁表面鍵合有羥基。

5.根據權利要求4所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一預處理包括使用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述開口的側壁和底部的材料表面進行濕法處理。

6.根據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述自組裝單分子層之后還包括：對所述自組裝單分子層進行退火。

7.根據權利要求6所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述退火的溫度為100℃至120℃，退火時間小于1分鐘。

8.根據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述開口側壁的介質層中還形成有側墻，所述側墻的材料為氮化硅。

9.根據權利要求8所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述去除所述開口底部的自組裝單分子層包括：對所述開口底部進行去氧化層處理。

10.根據權利要求9所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述去氧化層處理使用的反應溶液為濃度為0.5％至3％氫氟酸溶液，處理時間小于3分鐘。

11.根據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述柵介質層之前，還包括：對所述開口底部的半導體基底表面進行第二預處理，使其表面為親水的。

12.根據權利要求11所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二預處理包括：使用雙氧水溶液對所述開口底部的半導體基底表面進行濕法處理。

13.根據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述去除所述開口側壁的自組裝單分子層包括：對所述開口側壁的自組裝單分子層進行快速高溫氧化處理。

14.根據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的材料為高介電常數材料，所述柵電極的材料為金屬。

15.根據權利要求14所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的形成方法為原子層沉積。

16.根據權利要求15所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的材料為HfO，其形成過程中的反應物為HfCl₄和H₂O。

17.根據權利要求15所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質層的材料為HfO，其形成過程中的反應物為Hf(Obu)₄和O₂。

18.根據權利要求14所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述在所述開口中形成柵電極包括：形成金屬材料層，填滿所述開口并覆蓋所述介質層；對所述金屬材料層進行平坦化，至暴露出所述介質層的表面。