[發(fā)明專利]CMOS晶體管的形成方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310612562.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104681490A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝欣云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/8238
• 分類號(hào): H01L21/8238
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)還形成有位于所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域之間的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；

在所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域表面分別形成偽柵結(jié)構(gòu)；

在所述半導(dǎo)體襯底和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與偽柵結(jié)構(gòu)的表面齊平；

去除所述偽柵結(jié)構(gòu)，在NMOS區(qū)域表面形成第一凹槽，在PMOS區(qū)域表面形成第二凹槽；

在所述第一凹槽和第二凹槽內(nèi)壁上以及介質(zhì)層上形成高K柵介質(zhì)材料層，所述高K柵介質(zhì)材料層中摻雜有替位離子，所述替位離子能夠填補(bǔ)高K柵介質(zhì)材料層中的缺陷，降低所述高K柵介質(zhì)材料層中的缺陷數(shù)量；

對(duì)所述高K柵介質(zhì)材料層進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步去除所述高K柵介質(zhì)材料層中的缺陷；

在所述第一凹槽內(nèi)形成第一柵極，在所述第二凹槽內(nèi)形成第二柵極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，使所述高K柵介質(zhì)材料層內(nèi)摻雜替位離子的方法為原位摻雜工藝或等離子體注入工藝。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述高K柵介質(zhì)材料層中摻雜的替位離子的濃度為1E14atom/cm³～3E15atom/cm³。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述替位離子為F離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，在形成所述高K柵介質(zhì)材料之前，在所述第一凹槽和第二凹槽內(nèi)壁表面以及介質(zhì)層表面形成界面層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述界面層的材料為氧化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述界面層的方法為熱氧化或濕法氧化工藝。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：對(duì)所述高K柵介質(zhì)材料層進(jìn)行退火處理的同時(shí)，對(duì)所述界面層進(jìn)行退火處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用原子層沉積工藝形成所述高K柵介質(zhì)材料層。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述高K柵介質(zhì)材料層的材料為HfO₂、La₂O₃、HfSiON、HfAlO₂、ZrO₂、Al₂O₃或HfSiO₄中的一種或幾種。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一柵極包括位于第一凹槽內(nèi)的高K柵介質(zhì)材料層表面的NMOS功函數(shù)層和位于所述NMOS功函數(shù)層表面并且填充滿所述第一凹槽的金屬層。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二柵極包括位于第二凹槽內(nèi)的高K柵介質(zhì)材料層表面的PMOS功函數(shù)層和位于所述PMOS功函數(shù)層表面并且填充滿所述第一凹槽的金屬層。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括：位于半導(dǎo)體襯底表面的偽柵介質(zhì)層和位于所述偽柵介質(zhì)層表面的偽柵極。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，去除所述偽柵結(jié)構(gòu)的方法包括：采用干法刻蝕工藝去除部分厚度的偽柵極，再采用濕法刻蝕工藝去除剩余的偽柵極。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝去除偽柵極厚度的70%～80%。

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，去除所述偽柵結(jié)構(gòu)的方法還包括：采用干法刻蝕工藝去除部分厚度的偽柵介質(zhì)層，再采用濕法刻蝕工藝去除剩余的偽柵介質(zhì)層。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝去除偽柵介質(zhì)層厚度的70%～90%。