[發明專利]PMOS晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210289305.X
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN103594365A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 陳勇
• 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

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種PMOS晶體管的形成方法。

背景技術

隨著半導體尺寸的不斷縮小，傳統的氧化硅柵介質材料也不斷變薄，使得晶體管漏電流逐步增加，從而引起了功耗浪費和發熱等問題。為此，Intel公司提出了鉿基高k柵介質材料以及金屬柵極技術。使用了這項技術后，不僅使得新型的45nm制造工藝降低了晶體管切換功耗以及源極到漏極的漏電流，并且降低了晶體管的柵氧化層漏電流，大幅度提高了晶體管開關速度。

為了可以繼續使用傳統多晶硅柵極技術的工藝步驟和工具，現有技術中一般采用后柵工藝形成高K介質和金屬柵極。如授權日為2010年10月12日和專利號為US7812411B2的美國專利公開了一種形成高K介質和金屬柵極的方法，包括：提供襯底；在所述襯底上依次形成高K介質材料層和多晶硅材料層；圖形化所述高K介質材料層和多晶硅材料層，以形成高K介質層和多晶硅偽柵極；進行離子注入，以形成源區和漏區；進行退火，以促進離子擴散；去除所述多晶硅偽柵極，形成開口；以及，在所述開口中形成金屬柵極。以上現有技術形成的PMOS晶體管性能仍存在一些問題。

因此，需要提出一種新的PMOS晶體管的形成方法，以提高PMOS晶體管的工作特性。

發明內容

本發明解決的問題是提出一種新的PMOS晶體管的形成方法，以提高PMOS晶體管的性能。

為解決上述問題，本發明實施例提供了一種PMOS晶體管的形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成偽柵結構，所述偽柵結構包括高k介質層、位于高k介質層上的偽柵極、位于所述高k介質層和偽柵極周圍的側墻；在所述偽柵結構兩側的襯底中進行離子注入，以形成源區和漏區；形成源區和漏區之后，進行第一退火，使所述源區和漏區中的離子擴散；在所述襯底上形成層間介質層，所述層間介質層的上表面和所述偽柵結構的上表面相平；去除所述偽柵極，在所述層間介質層中形成開口；形成開口后，對所述高k介質層進行第二退火，所述第二退火的氣氛包括氧氣；以及第二退火后，在所述開口中形成金屬柵極。

可選地，所述高k介質層的材料為含氧的高k介質材料。

可選地，所述高k介質層的材料為氧化鉿、氧化鋯或者兩者的組合。

可選地，所述第二退火工藝中，氧氣流量為1sccm至100sccm；溫度為400℃至600℃；壓強為1torr至700torr；以及處理時間為5s至100s。

可選地，所述第二退火氣氛還包括氮氣，其中氧氣的濃度為1ppm至1000ppm。

可選地，所述偽柵結構的形成方法包括：在所述襯底上依次形成高k介質材料層和偽柵極材料層；圖形化所述高k介質材料層和偽柵極材料層，以形成高k介質層和偽柵極；在所述高k介質層和偽柵極的周圍形成側墻。

可選地，所述高k介質層和所述襯底之間具有界面層；所述偽柵結構的形成方法包括：在所述襯底上依次形成界面層材料層、高k介質材料層和偽柵極材料層；圖形化所述界面層材料層、高k介質材料層和偽柵極材料層，以形成界面層、高k介質層和偽柵極，所述界面層和所述襯底之間具有快界面態；在所述界面層、高k介質層和偽柵極的周圍形成側墻。

可選地，所述界面層的材料為氧化硅。

可選地，所述高k介質層和所述襯底之間具有界面層，所述偽柵極和所述高k介質層之間具有罩層；所述偽柵結構的形成方法包括：在所述襯底上依次形成界面層材料層、高k介質材料層、罩層材料層和偽柵極材料層；圖形化所述界面層材料層、高k介質材料層、罩層材料層和偽柵極材料層，以形成界面層、高k介質層、罩層和偽柵極，所述界面層和所述襯底之間具有快界面態，所述罩層用于保護所述高k介質層；在所述界面層、高k介質層、罩層和偽柵極的周圍形成側墻。

可選地，所述罩層材料包含氮化鈦或氮化鉭。

可選地，在所述第一退火之后和形成層間介質層之前，所述PMOS晶體管的形成方法還包括：在所述源區和漏區上形成金屬硅化物。

可選地，所述金屬硅化物為硅化鎳。

可選地，在所述第二退火之后和形成所述金屬柵極之前，所述PMOS晶體管的形成方法還包括：在所述高k介質層上形成功函數層。

可選地，所述功函數層的材料為氮化鈦。

可選地，所述第一退火的溫度范圍為1000℃至1100℃，退火時間為0~2s。

與現有技術相比，本發明的實施例具有以下優點：