晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，促使集成電路中的半導(dǎo)體器件，尤其是MOS(Metal Oxide Semiconductor,金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發(fā)展的小型化和集成化的要求。在MOS晶體管器件的尺寸持續(xù)縮小的過程中，現(xiàn)有工藝以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層的工藝受到了挑戰(zhàn)。以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層所形成的晶體管出現(xiàn)了一些問題，包括漏電流增加以及雜質(zhì)的擴(kuò)散，從而影響晶體管的閾值電壓，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的性能。
[0003]為解決以上問題，以高K柵介質(zhì)層和金屬柵構(gòu)成的晶體管被提出，即高K金屬柵(HKMG, High K Metal Gate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K (介電常數(shù))材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅柵介質(zhì)材料，能夠在縮小晶體管尺寸的同時(shí)，減小漏電流的產(chǎn)生，并提聞晶體管的性能。
[0004]具體地，請參考圖1，圖1是一種高K金屬柵晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括:位于襯底100表面的介質(zhì)層105和柵極結(jié)構(gòu)110，所述柵極結(jié)構(gòu)110的頂部表面與所述介質(zhì)層105的表面齊平，所述柵極結(jié)構(gòu)110包括:位于襯底100表面的高K柵介質(zhì)層101，位于高K柵介質(zhì)層101表面的金屬柵103,位于高K柵介質(zhì)層101和金屬柵103兩側(cè)的襯底100表面的側(cè)墻104 ;位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底100內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)106。
[0005]然而，現(xiàn)有技術(shù)所形成的高K金屬柵晶體管的性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，改善所形成的晶體管的形貌、提高所形成的晶體管的性能。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底表面具有偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)包括:位于襯底表面的偽柵介質(zhì)層、以及位于偽柵介質(zhì)層表面的偽柵極層；在所述襯底和偽柵極結(jié)構(gòu)表面形成停止層，所述停止層內(nèi)具有摻雜離子；在所述停止層表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層表面與位于偽柵極層頂部的停止層表面齊平；去除偽柵極層頂部的停止層、偽柵極層和偽柵介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成開口 ；在所述開口內(nèi)形成柵介質(zhì)層和柵極層，所述柵介質(zhì)層位于開口的側(cè)壁和底部表面，所述柵極層位于柵介質(zhì)層表面且形成填充滿所述開口。
[0008]可選的，所述停止層的材料為氮化硅，所述摻雜離子為碳離子。
[0009]可選的，所述停止層內(nèi)的摻雜離子的濃度為0.5E15原子/平方厘米?12E15原子
/平方厘米。
[0010]可選的，在停止層內(nèi)摻雜所述摻雜離子的工藝為離子注入工藝或原位摻雜工藝。
[0011]可選的，當(dāng)在停止層內(nèi)摻雜所述摻雜離子的工藝為離子注入工藝時(shí)，注入能量為200電子伏特?50千電子伏特。
[0012]可選的，去除偽柵極層頂部的停止層、偽柵極層和偽柵介質(zhì)層的工藝包括:刻蝕偽柵極層頂部的停止層，直至暴露出偽柵極層頂部表面為止；在刻蝕偽柵極層頂部的停止層之后，刻蝕所述偽柵極層和偽柵介質(zhì)層，直至暴露出襯底表面為止。
[0013]可選的，所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述偽柵極層的材料為多晶硅。
[0014]可選的，所述偽柵介質(zhì)層的形成工藝包括熱氧化工藝。
[0015]可選的，去除偽柵介質(zhì)層的工藝為濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝。
[0016]可選的，還包括:形成柵介質(zhì)層之前，在所述開口的側(cè)壁和底部表面形成襯墊氧化層，所述柵介質(zhì)層形成于所述襯墊氧化層表面。
[0017]可選的，所述襯墊氧化硅層的材料為氧化硅，所述襯墊氧化層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。
[0018]可選的，所述柵介質(zhì)層和柵電極層的形成工藝包括:在介質(zhì)層表面、以及開口的側(cè)壁和底部表面沉積柵介質(zhì)膜；在柵介質(zhì)膜表面沉積填充滿開口的柵極膜；采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出介質(zhì)層表面為止，所述柵極膜形成柵極層，所述柵介質(zhì)膜形成柵介質(zhì)層。
[0019]可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料，所述柵極層的材料為金屬。
[0020]可選的，所述偽柵極結(jié)構(gòu)還包括:位于所述偽柵極層和偽柵介質(zhì)層兩側(cè)的側(cè)壁表面和襯底表面的側(cè)墻。
[0021]可選的，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述介質(zhì)層的形成工藝包括:在停止層表面沉積介質(zhì)膜；采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝平坦化所述介質(zhì)膜，直至暴露出偽柵極層頂部表面的停止層，形成介質(zhì)層。
[0022]可選的，還包括:在形成停止層之前，所述偽柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]本發(fā)明的晶體管的形成方法中，在所述襯底和偽柵極結(jié)構(gòu)表面形成停止層，所述停止層內(nèi)具有摻雜離子，后續(xù)形成的介質(zhì)層表面與位于偽柵極層頂部的停止層表面齊平。為了去除偽柵極層和偽柵介質(zhì)層，需要首先去除偽柵極層頂部的停止層，則位于偽柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面的停止層頂部與偽柵極層表面齊平，且所述介質(zhì)層表面高于停止層頂部和偽柵極層表面。在去除偽柵極層后，去除偽柵介質(zhì)層的過程中，由于所述停止層內(nèi)具有摻雜離子，使停止層的刻蝕速率降低，所述停止層的頂部表面不會(huì)受到削減；同時(shí)，所述介質(zhì)層的表面在去除偽柵介質(zhì)層的過程中相應(yīng)降低，直至與所述停止層的頂部表面齊平。因此，在去除所述偽柵介質(zhì)層之后，所述停止層和介質(zhì)層表面能夠保持平坦，后續(xù)形成的柵極層和柵介質(zhì)層的材料不易殘留于停止層和介質(zhì)層表面，保證了所形成的晶體管性能穩(wěn)定；而且，無需對晶體管的形成過程進(jìn)行過多改變即能夠達(dá)到改善晶體管性能的效果。
[0025]進(jìn)一步，所述停止層的材料為氮化硅，所述摻雜離子為碳離子。由于所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化硅，在去除所述偽柵介質(zhì)層的刻蝕工藝中，所述刻蝕工藝對于摻雜有碳離子的氮化硅刻蝕速率極慢，因此在去除所述偽柵介質(zhì)層之后，所述停止層的形貌和尺寸不會(huì)發(fā)生變化，而介質(zhì)層表面能夠相應(yīng)降低至與停止層頂部齊平的位置，使得介質(zhì)層和停止層的表面平坦干。
【附圖說明】
[0026]圖1是一種高K金屬柵晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2至圖4是一種形成如圖1所示的柵極結(jié)構(gòu)的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)所形成的高K金屬柵晶體管的性能不穩(wěn)定。
[0030]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有形成高K金屬柵晶體管的工藝為后柵工藝(Gate Last)，而所述后柵工藝會(huì)對所形成的柵極結(jié)構(gòu)的尺寸造成損害。具體請參考圖2至圖4，圖2至圖4是一種形成如圖1所示的柵極結(jié)構(gòu)110的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]請參考圖2，提供襯底100，所述襯底100表面具有偽柵極結(jié)構(gòu)120，所述偽柵極結(jié)構(gòu)120包括:位于襯底表面的偽柵介質(zhì)層121、位于偽柵介質(zhì)層121表面的偽柵極層122、以及位于偽柵極層122和偽柵介質(zhì)層121兩側(cè)襯底100表面的側(cè)墻123，所述襯底100表面還具有介質(zhì)層105，所述介質(zhì)層105的表面與偽柵極層122的表面齊平。
[0032]請參考圖3，去除所述偽柵極層122 (如圖2所示)，在所述介質(zhì)層105內(nèi)形成開口124。
[0033]請參考圖4，去除所述開口 124底部的偽柵介質(zhì)層121 (如圖3所示)。
[0034]其中，由于偽柵極層122的材料為多晶硅，而襯底100通常采用硅襯底，因此偽柵極層122和襯底100之間的刻蝕選擇性較差，因此需要在偽柵介質(zhì)層121和襯底100