[發明專利]晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210425644.6
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103794505A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 洪中山
• 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

1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有介質層，所述介質層內具有貫穿其厚度的第一開口，所述第一開口內具有柵極結構，且所述柵極結構的表面與所述介質層表面齊平，所述柵極結構包括：位于所述第一開口底部的柵介質層、覆蓋所述柵介質層以及所述第一開口側壁的功函數層、以及位于功函數層表面且填充滿所述第一開口的柵極層，所述功函數層和柵極層的材料為金屬；

刻蝕所述功函數層，使所述功函數層的頂部表面低于所述介質層表面；

在刻蝕所述功函數層之后，刻蝕所述柵極層，使所述柵極層的表面低于所述介質層表面、且高于所述功函數層表面；

在刻蝕所述柵極層之后，在所述柵極層和功函數層表面形成絕緣層，所述絕緣層的表面與介質層表面齊平，且所述絕緣層的材料與介質層的材料不同。

2.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在形成絕緣層之后，在相鄰柵極結構之間的半導體襯底表面形成電互連結構，所述電互連結構的形成方法為：在所述介質層和絕緣層表面形成掩膜層，所述掩膜層暴露出需要形成電互聯結構的對應位置，且所述掩膜層的材料與所述介質層的材料不同；以所述掩膜層為掩膜，刻蝕所述介質層直至暴露出半導體襯底表面，形成第二開口；在所述第二開口內填充滿導電材料，形成電互連結構。

3.如權利要求2所述晶體管的形成方法，其特征在于，刻蝕所述介質層的工藝為等離子體干法刻蝕，刻蝕氣體包括C₄F₆、C₅F₈和C₄F₈中的一種或多種。

4.如權利要求2所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述掩膜層的材料為光刻膠或絕緣材料。

5.如權利要求4所述晶體管的形成方法，其特征在于，當所述掩膜層的材料為光刻膠時，在填充導電材料之前，去除所述掩膜層。

6.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述刻蝕功函數層的工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝，且刻蝕所述功函數層的速率相對于刻蝕柵極層的速率的選擇比大于1.5:1。

7.如權利要求6所述晶體管的形成方法，其特征在于，當所述刻蝕工藝為干法刻蝕工藝時，所述干法刻蝕為等離子體刻蝕，刻蝕氣體包括氯氣，偏置功率大于等于100瓦。

8.如權利要求6所述晶體管的形成方法，其特征在于，當所述刻蝕工藝為濕法刻蝕工藝時，刻蝕液包括氫氟酸和雙氧水中的一種或兩種。

9.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述刻蝕柵極層的工藝為干法刻蝕工藝，所述干法刻蝕為等離子體刻蝕或反應離子刻蝕。

10.如權利要求9所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝為：刻蝕氣體包括SF₆，流量為20標準毫升每分鐘~200標準毫升每分鐘，偏置功率大于或等于100瓦。

11.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，在刻蝕所述柵極層之后，高于所述功函數層表面的柵極層的頂角為圓角。

12.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述功函數層的材料包括鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鈷、氮化鈦鋁、鈦鋁鈷、釕、銅錳、氮化鈦鋁、鈦鋁或鑭，所述柵極層的材料為鎢、銅、鋁或銀，所述柵介質層的材料為高K材料。

13.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述絕緣層的材料為氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳氮化硅。

14.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括形成于柵介質層表面的保護層，所述保護層的材料為氮化鈦或氮化鉭。

15.如權利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：形成于柵介質層和半導體襯底之間的氧化硅層。