[發明專利]晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210365223.9
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103681282A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 韓秋華;李鳳蓮
• 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: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 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

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。

背景技術

隨著半導體工藝中的技術節點的降低，傳統的柵介質層不斷變薄，晶體管漏電量隨之增加，引起半導體器件功耗浪費等問題。為解決上述問題，現有技術提供一種將金屬柵極替代多晶硅柵極的解決方案。其中，“后柵極（gate?last)”工藝為形成金屬柵極的一個主要工藝。這種技術的特點是在對硅片進行漏/源區離子注入操作以及隨后的高溫退火步驟完成之后再形成金屬柵極。

現有技術形成金屬柵極的方法請參照圖1至圖5。首先，參照圖1，提供半導體襯底10，所述半導體襯底10表面依次形成有柵介質層12、偽柵極13和位于所述柵介質層12、偽柵極13周圍的側墻14，所述偽柵極13材料選擇多晶硅。

然后，繼續參考圖1，以所述偽柵極13和側墻14為掩膜，進行離子注入，在所述偽柵極13和側墻14兩側的半導體襯底10內形成源區15和漏區16。

接著，請參考圖2，在所述半導體襯底10上形成與所述偽柵極13齊平的層間介質層17。

接著，請參考圖3，進行刻蝕工藝，去除所述偽柵極13(結合圖2)，形成溝槽18。

然后，請參考圖4，在所述溝槽的側壁和底部形成介質層19。

最后，請參考圖5，在所述溝槽內填充金屬形成金屬柵極20。

在公開號為CN101661883A的中國專利申請中還可以發現更多關于現有的晶體管制作方法的信息。

更多關于金屬柵極的形成方法，請參考公開日為2011-05-04、專利號為CN102044421A的中國專利文獻。

但是，在實際應用中發現，通過上述技術方案形成的晶體管的性能不佳。

發明內容

本發明解決的問題是現有技術的金屬柵極的形成方法得到的晶體管的性能不佳。

為解決上述問題，本發明提供了一種新的晶體管的形成方法，包括：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上依次形成柵介質層、位于柵介質層上的偽柵極，在柵介質層、偽柵極周圍的半導體襯底上形成有側墻，其中，所述偽柵極包括位于柵介質層上的多晶硅層、位于多晶硅層上的擴散阻擋層，所述擴散阻擋層用于阻擋后續離子注入的離子向多晶硅層擴散；

以所述擴散阻擋層和側墻為掩模，對所述半導體襯底進行離子注入，形成源區、漏區；

形成所述源區、漏區后，在所述半導體襯底上形成層間介質層，所述層間介質層與所述擴散阻擋層持平；

形成層間介質層后，去除所述偽柵極，形成溝槽；

在所述溝槽中填充導電材料，形成柵極。

可選的，所述擴散阻擋層包括無定型硅層。

可選的，所述擴散阻擋層包括位于所述多晶硅層上的第一氮化鈦層、位于所述第一氮化鈦層上的無定型硅層。

可選的，所述導電材料為金屬。

可選的，所述多晶硅層的厚度是所述厚度的70%～90%，所述無定型硅層的厚度是所述偽柵極厚度的10%～30%。

可選的，去除所述偽柵極包括：使用干法刻蝕去除所述無定型硅層。

可選的，去除所述偽柵極包括：使用濕法刻蝕去除所述多晶硅層。

可選的，所述濕法刻蝕使用四甲基氫氧化銨溶液或氫氧化鉀溶液。

可選的，去除所述偽柵極包括：使用濕法刻蝕去除所述第一氮化鈦層。

可選的，所述濕法刻蝕使用所述濕法刻蝕使用的溶液為NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合溶液。

可選的，所述離子注入的離子為P型離子或N型離子。

可選的，P型離子為硼離子，N型離子為磷離子。

可選的，所述柵介質層包括位于半導體襯底上的高K介質層、位于高K介質層上的第二氮化鈦層。

可選的，形成偽柵極的方法包括：

在所述半導體襯底上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成擴散阻擋層；

刻蝕所述多晶硅層和擴散阻擋層形成偽柵極。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：