[發(fā)明專利]偽柵的去除方法和MOS晶體管的形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310697874.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN104733303A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海洋;李鳳蓮
• 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): H01L21/3065
• 分類號(hào): H01L21/3065;H01L21/336
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種偽柵的去除方法和一種MOS晶體管的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，MOS晶體管的特征尺寸不斷縮小，MOS晶體管的柵介質(zhì)層的厚度也按等比例縮小的原則變得越來越薄。雖然柵介質(zhì)層的厚度在不斷降低，但由于柵極電壓不會(huì)持續(xù)降低，使得所述柵介質(zhì)層受到的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，與時(shí)間相關(guān)的介質(zhì)擊穿（TDDB:time?dependent?dielectric?breakdown）也更容易發(fā)生，尤其在NMOS晶體管中更為明顯，更容易導(dǎo)致器件失效。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用高K柵介質(zhì)層替代氧化硅柵介質(zhì)層，可以在保持等效氧化層厚度（EOT）不變的情況下增加其物理厚度，可以減少柵介質(zhì)層的漏電流。但是現(xiàn)有技術(shù)的MOS晶體管的TDDB特性依然不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種偽柵的去除方法和一種MOS晶體管的形成方法。

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種偽柵的去除方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上的功函數(shù)層和位于所述功函數(shù)層上的偽柵；采用脈沖等離子體刻蝕工藝刻蝕所述偽柵，直至暴露出所述功函數(shù)層；其中，所述脈沖等離子體刻蝕工藝的刻蝕氣體包括氫氣。

可選的，所述脈沖等離子體刻蝕工藝的刻蝕氣體還包括氦氣或者氧氣中的一種或兩種。

可選的，所述脈沖等離子體刻蝕工藝包括循環(huán)進(jìn)行的第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟，所述第一刻蝕步驟的刻蝕功率大于所述第二刻蝕步驟的刻蝕功率。

可選的，所述第一刻蝕步驟的刻蝕功率為100～1000W；所述第二刻蝕步驟的刻蝕功率為0～200W。

可選的，所述第一刻蝕步驟的刻蝕時(shí)間為10～1000μs，所述第二刻蝕步驟的刻蝕時(shí)間為10～1000μs。

可選的，所述脈沖等離子體刻蝕工藝采用電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備。

可選的，所述偽柵的材料為多晶硅、氮化硅或者非晶碳。

可選的，所述功函數(shù)層的材料為氮化鈦，所述柵介質(zhì)層的材料為高介電常數(shù)材料。

可選的，還包括覆蓋所述偽柵頂表面的阻擋層，所述阻擋層的材料為氮化鈦。

可選的，還包括，在所述脈沖等離子體刻蝕工藝之前，進(jìn)行貫穿刻蝕工藝，以去除所述阻擋層。

可選的，還包括，在所述脈沖等離子體刻蝕工藝之后，進(jìn)行后刻蝕工藝，所述后刻蝕工藝的刻蝕氣體包括CF₄、NF₃、SF₆或其任意組合。

可選的，所述后刻蝕工藝的刻蝕氣體還包括N₂。

另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種MOS晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上的功函數(shù)層、位于所述功函數(shù)層上的偽柵、以及位于所述偽柵兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)；采用脈沖等離子體刻蝕工藝刻蝕所述偽柵，直至暴露出所述功函數(shù)層，形成第一開口，所述脈沖等離子體刻蝕工藝的刻蝕氣體包括氫氣；在所述第一開口內(nèi)形成金屬柵極。

可選的，所述脈沖等離子體刻蝕工藝的刻蝕氣體還包括氦氣或者氧氣中的一種或兩種。

可選的，所述脈沖等離子體刻蝕工藝包括循環(huán)進(jìn)行的第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟，所述第一刻蝕步驟的刻蝕功率大于所述第二刻蝕步驟的刻蝕功率。

可選的，所述第一刻蝕步驟的刻蝕功率為100～1000W、刻蝕時(shí)間為10～1000μs，所述第二刻蝕步驟的刻蝕功率為0～200W、刻蝕時(shí)間為10～1000μs。

可選的，所述偽柵的材料為多晶硅、氮化硅或者非晶碳，所述功函數(shù)層的材料為氮化鈦，所述柵介質(zhì)層的材料為高介電常數(shù)材料。

可選的，還包括，所述偽柵的頂表面具有阻擋層，在所述脈沖等離子體刻蝕工藝之前，進(jìn)行貫穿刻蝕工藝，以去除所述阻擋層。

可選的，還包括，在所述脈沖等離子體刻蝕工藝之后，進(jìn)行后刻蝕工藝，所述后刻蝕工藝的刻蝕氣體包括CF₄、NF₃、SF₆或其任意組合。

可選的，所述后刻蝕工藝的刻蝕氣體還包括N₂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：