[發(fā)明專利]鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法、MOS晶體管的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410235132.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN105225950B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙杰
• 申請（專利權(quán)）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
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 應(yīng)戰(zhàn),駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法、MOS晶體管的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝節(jié)點逐漸減小，后柵(gate-last)工藝得到了廣泛應(yīng)用，來獲得理想的閾值電壓，改善器件性能。但是當(dāng)器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)進一步下降時，即使采用后柵工藝，常規(guī)的MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無法滿足對器件性能的需求，鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin FET)作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括：半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有凸出的鰭部14，鰭部14一般是通過對半導(dǎo)體襯底10刻蝕后得到的；隔離層11，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及鰭部14的側(cè)壁的一部分；柵極結(jié)構(gòu)12，橫跨在所述鰭部14上，覆蓋所述鰭部14的頂端和側(cè)壁，柵極結(jié)構(gòu)12包括柵介質(zhì)層15和位于柵介質(zhì)層15上的柵電極16。

所述柵介質(zhì)層15的材料為氧化硅，柵電極16的材料為多晶硅，隨著鰭式場效應(yīng)晶體管的特征尺寸也越來越小，為了降低鰭式場效應(yīng)晶體管的寄生電容以及減小器件的漏電流，提高器件速度，高K柵介質(zhì)層與金屬柵電極的柵極疊層結(jié)構(gòu)被引入到鰭式場效應(yīng)晶體管中。為了避免金屬柵極的金屬材料對晶體管其他結(jié)構(gòu)的影響，所述金屬柵極與高K柵介質(zhì)層的柵極疊層結(jié)構(gòu)通常采用“后柵(gate last)”工藝制作。

現(xiàn)有鰭式場效應(yīng)晶體管的金屬柵極的形成過程為：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干鰭部；在所述鰭部的側(cè)壁和表面上形成偽柵；形成覆蓋所述偽柵、鰭部和半導(dǎo)體襯底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面高于偽柵的頂部表面；采用化學(xué)機械研磨工藝平坦化所述介質(zhì)層，直至暴露出偽柵的頂部表面；去除所述偽柵，形成凹槽，所述凹槽暴露出鰭部的部分側(cè)壁和頂部表面；在所述凹槽的中形成高K柵介質(zhì)層和金屬柵電極。

現(xiàn)有技術(shù)在平坦化所述介質(zhì)層時，所述介質(zhì)層中容易產(chǎn)生凹陷缺陷，后續(xù)在形成金屬柵電極時，容易造成金屬的殘留。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是在鰭式場效應(yīng)晶體管的形成過程中，防止在介質(zhì)層中產(chǎn)生凹陷缺陷。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干分立的鰭部；形成橫跨所述鰭部的側(cè)壁和頂部表面的偽柵；形成覆蓋所述偽柵和半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面高于偽柵的頂部表面；進行第一離子注入，向所述介質(zhì)層中注入固化離子，以增加介質(zhì)層的密度；平坦化所述介質(zhì)層，暴露出偽柵的表面；去除所述偽柵，形成凹槽；在凹槽中形成金屬柵極。

可選的，所述第一離子注入注入的固化離子為硅離子。

可選的，所述第一離子注入的能量為小于5Kev，劑量為1E14～1E17atom/cm³。

可選的，所述偽柵的側(cè)壁還形成有側(cè)墻，所述側(cè)壁和偽柵的表面形成有研磨停止層。

可選的，平坦化所述介質(zhì)層的步驟包括：進行第一平坦化步驟，采用化學(xué)機械研磨工藝平坦化所述介質(zhì)層，以所述研磨停止層作為停止層，暴露出研磨停止層表面；進行第一平坦化步驟后，進行第二離子注入，在第一平坦化后的介質(zhì)層中注入固化離子；進行第二平坦化步驟，采用化學(xué)機械研磨工藝平坦化第一平坦化后的介質(zhì)層，以所述偽柵的頂部表面為停止層，暴露出偽柵的表面。

可選的，所述第二離子注入注入的固化離子為硅離子，第二離子注入的劑量為1E14～1E17atom/cm³，注入的能量小于5Kev。

可選的，在平坦化所述介質(zhì)層后，還包括：進行第三離子注入，向平坦化后的介質(zhì)層中注入固化離子。

可選的，所述第三離子注入注入的固化離子為硅離子，第三離子注入的劑量為1E14～1E17atom/cm³，注入的能量小于5Kev。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述介質(zhì)層的形成過程為：采用流動性化學(xué)氣相沉積工藝形成覆蓋所述偽柵和半導(dǎo)體襯底的前驅(qū)材料層；對所述前驅(qū)材料層進行退火工藝，將前驅(qū)材料層轉(zhuǎn)化為介質(zhì)層。