晶體管的形成方法技術

一種晶體管的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底表面形成有偽柵極結構，所述偽柵極結構包括位于襯底表面的偽柵氧化層以及位于偽柵氧化層上的偽柵極；在所述襯底表面形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵極結構的側壁表面，且所述介質層表面暴露出所述偽柵極結構的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質層內形成開口，所述開口底部暴露出偽柵氧化層；修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層；在所述開口內形成柵極結構。本發明專利技術實施例在去除偽柵極之后，對偽柵氧化層進行修復，以此來減小形成偽柵極過程中對偽柵氧化層造成的損傷，避免形成偽柵極之后，直接對偽柵氧化層進行氧化修復所容易引發的短路問題，提高了所形成的晶體管的性能及可靠性。

Method for forming transistor

The method includes forming a transistor, providing a substrate, the substrate surface is formed with a dummy gate structure, the dummy gate structure includes a gate oxide layer on the pseudo substrate surface and in the pseudo pseudo gate on the gate oxide layer; forming a dielectric layer on the substrate surface, the side wall covering the surface of the dummy gate the structure of the medium layer, and the dielectric layer surface exposed at the top surface of the dummy gate structure; removing the dummy gate, an opening is formed on the dielectric layer, wherein the bottom opening exposes the pseudo gate oxide layer; repair the opening at the bottom of the pseudo gate oxide layer exposed in; the opening is formed in the gate structure. The embodiment of the invention after removal of the dummy gate, to repair the dummy gate oxide layer, in order to reduce the formation of the gate oxide layer caused by pseudo pseudo gate in the process after injury, to avoid the formation of the dummy gate, direct oxidation repair easy to short circuit problems caused by the pseudo gate oxide layer, improve the performance and reliability of transistor the formation of the.

【技術實現步驟摘要】
晶體管的形成方法
本專利技術涉及半導體制造
，尤其涉及一種晶體管的形成方法。
技術介紹
隨著集成電路制造技術的快速發展，集成電路中半導體器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發展的微型化和集成化的要求。晶體管器件作為MOS器件中的重要組成部分之一，隨著其尺寸持續縮小，現有技術中以氧化硅或氮氧化硅材料形成的柵介質層，已無法滿足晶體管對于性能的要求。尤其是以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質層所形成的晶體管容易產生漏電流以及雜質擴散等一系列問題，從而影響晶體管的閾值電壓，造成晶體管的可靠性和穩定性下降。為解決以上問題，提出了一種以高K柵介質層和金屬柵構成的晶體管，即高K金屬柵(HKMG，HighKMetalGate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K(介電常數)材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅作為柵介質材料，以金屬材料或金屬化合物材料替代傳統的多晶硅柵極材料，形成金屬柵。所述高K金屬柵晶體管能夠在縮小尺寸的情況下，大幅度地減小漏電流，降低工作電壓和功耗，提高晶體管的開關速度，以此提高晶體管的性能。然而，隨著半導體器件尺寸的縮小，所述高K金屬柵晶體管的尺寸也相應縮小，增加了高K金屬柵晶體管的制造難度，同時也會引起高K金屬柵晶體管的性能不穩定、可靠性降低。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供一種晶體管的形成方法，所形成的晶體管的性能得到改善、可靠性提高。為解決上述問題，本專利技術實施例提供一種晶體管的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底表面形成有偽柵極結構，所述偽柵極結構包括位于襯底表面的偽柵氧化層以及位于偽柵氧化層上的偽柵極；在所述襯底表面形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵極結構的側壁表面，且所述介質層表面暴露出所述偽柵極結構的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質層內形成開口，所述開口底部暴露出偽柵氧化層；修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層；在所述開口內形成柵極結構。可選地，所述修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層，包括：對所述偽柵氧化層進行氧化；對氧化后的偽柵氧化層進行摻氮和退火處理。可選地，所述對所述偽柵氧化層進行氧化包括采用快速熱氧化工藝，工藝溫度為700℃至1000℃，氧化時間為100s至1000s,壓力為50T至300T,氧氣或氮氣的流量為0.05slm至0.2slm?？蛇x地，所述對氧化后的偽柵氧化層進行摻氮和退火處理包括：采用去耦等離子體氮化工藝對所述偽柵氧化層進行摻氮；采用氮化后退火工藝對摻氮后的偽柵氧化層進行退火?？蛇x地，所述去耦等離子體氮化工藝包括：功率為600W至1000W，氮化時間為10s至30s，壓力為10mT至30mT，氮氣流量為50sccm至120sccm，氦氣流量為80sccm至150sccm。可選地，所述氮化后退火工藝包括：退火溫度為950℃至1100℃，退火時間為10s至30s，壓力為0.4T至1.0T，氧氣流量為0.5slm至2slm?？蛇x地，所述偽柵氧化層的材料為氧化硅；形成所述偽柵氧化層的方法包括采用原位蒸汽生成工藝，在鰭部的側壁和頂部表面形成偽柵氧化層；形成所述偽柵氧化層的厚度為至可選地，所述原位蒸汽生成工藝包括：反應溫度為900℃至1100℃，壓力為4T至10T,氫氣流量為0.2slm至2slm,氧氣流量為10slm至40slm，反應時間為5s至30s。可選地，去除所述偽柵極的工藝包括采用干法刻蝕工藝；所述干法刻蝕工藝包括：溴化氫氣體流量為150sccm至500sccm,氦氣流量為100sccm至400sccm,壓力為3mT至10mT,刻蝕所述偽柵極側壁的功率為200W至500W，刻蝕所述偽柵極底部的功率為10W至40W,溫度為50℃至100℃。可選地，形成所述介質層包括：在所述襯底表面、所述偽柵極結構的側壁表面依次形成第一介質層和第二介質層。可選地，在所述開口內形成柵極結構的方法包括：在所述開口的側壁表面和開口底部的偽柵氧化層表面形成柵介質層；在所述柵介質層表面形成填充滿所述開口的柵極。可選地，所述柵介質層的材料為高K柵介質材料，包括氧化鉿；所述柵極的材料為金屬，包括銅、鎢、鋁或銀?？蛇x地，在形成所述柵介質層后、形成所述柵極前，還包括在所述柵介質層表面形成隔離層；所述隔離層的材料包括氮化鈦。與現有技術相比，本專利技術實施例的技術方案具有以下有益效果：本專利技術實施例的形成方法中，在去除偽柵極，在介質層內形成開口之后，對開口底部暴露出的偽柵氧化層進行修復，以此來減小形成偽柵極過程中，對輸入輸出區的偽柵氧化層造成的損傷，有效地避免了現有技術中，在刻蝕形成偽柵極之后，直接對偽柵氧化層進行氧化修復時，所導致的源漏區的插塞(contact)與柵極(gate)之間發生短路的問題，提高了形成的晶體管的性能及可靠性。可選地，在本專利技術的一個具體實施例中，在去除偽柵極之后，依次采用快速熱氧化工藝對偽柵氧化層進行氧化；利用去耦等離子體氮化工藝對所述偽柵氧化層進行摻氮處理；并用氮化后退火工藝對摻氮后的偽柵氧化層進行退火，以便修復受損的偽柵氧化層、提高偽柵氧化層的介電常數、降低偽柵氧化層的等效氧化層厚度(equivalentoxidethickness，EOT)、增加柵極電容和抑制漏電流。附圖說明圖1至圖2是一種晶體管形成方法的中間結構的剖面結構示意圖；圖3至圖13是本專利技術一個實施例的晶體管形成方法的中間結構的剖面結構示意圖。具體實施方式如
技術介紹
所述，隨著半導體器件的尺寸不斷縮小，晶體管的制造工藝受到了挑戰，難以保證晶體管的性能穩定?，F結合晶體管的形成過程分析其性能不穩定的原因：圖1至圖2是一種晶體管形成方法的中間結構的剖面結構示意圖。參考圖1，提供襯底10，所述襯底10包括核心區10a和輸入輸出區10b。所述襯底10表面形成有偽柵極12，所述偽柵極12表面形成有圖形化的掩模層13。在形成所述偽柵極12之前，還包括在所述襯底10表面形成偽柵氧化層11。在刻蝕形成偽柵極12的過程中，很容易對偽柵極12刻蝕邊緣的偽柵氧化層11造成損傷，如圖中虛線框內區域11a所示，形成受損的偽柵氧化層11a。為了提高所形成的晶體管的性能及穩定性，需要對所述受損的偽柵氧化層11a進行修復。參考圖2，采用熱氧化工藝對偽柵氧化層11(如圖1所示)進行修復，形成偽柵氧化層11b；在所述偽柵極12兩側形成側墻15，所述側墻15覆蓋偽柵極12的側壁表面，所述側墻15與偽柵極12共同構成偽柵極結構；在偽柵極結構兩側的襯底10內形成源漏區16；在襯底10表面形成介質層17，所述介質層17覆蓋所述側墻15的側壁表面；平坦化所述介質層17，使其表面與偽柵極12的頂部表面齊平。需要說明的是，在采用熱氧化工藝對所述偽柵氧化層11進行修復時，會在所述偽柵極12的側壁表面形成偽柵極氧化層14。所述偽柵極氧化層14會增大所述偽柵極結構的尺寸。此外，在后續去除核心區10a位于偽柵極12之下的偽柵氧化層11b時，所述偽柵極氧化層14也會被一同去掉，從而造成核心區10a的介質層17內形成的開口的尺寸變大，后續填充入所述開口內的柵極結構的尺寸也相應變大，這使得柵極結構邊緣(margin)與源漏區16之間的距離減小，而側墻15在去除偽柵極12的過程中通常會有所損耗，因此極易使得柵極結構與源漏區16之間產生接觸。在半導體器件尺寸逐漸微型化與集成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括：提供襯底，所述襯底表面形成有偽柵極結構，所述偽柵極結構包括位于襯底表面的偽柵氧化層以及位于偽柵氧化層上的偽柵極；在所述襯底表面形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵極結構的側壁表面，且所述介質層表面暴露出所述偽柵極結構的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質層內形成開口，所述開口底部暴露出偽柵氧化層；修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層；在所述開口內形成柵極結構。

【技術特征摘要】
1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括：提供襯底，所述襯底表面形成有偽柵極結構，所述偽柵極結構包括位于襯底表面的偽柵氧化層以及位于偽柵氧化層上的偽柵極；在所述襯底表面形成介質層，所述介質層覆蓋所述偽柵極結構的側壁表面，且所述介質層表面暴露出所述偽柵極結構的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質層內形成開口，所述開口底部暴露出偽柵氧化層；修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層；在所述開口內形成柵極結構。2.如權利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述修復所述開口底部暴露出的偽柵氧化層，包括：對所述偽柵氧化層進行氧化；對氧化后的偽柵氧化層進行摻氮和退火處理。3.如權利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述對所述偽柵氧化層進行氧化包括采用快速熱氧化工藝，工藝溫度為700℃至1000℃，氧化時間為100s至1000s,壓力為50T至300T,氧氣或氮氣的流量為0.05slm至0.2slm。4.如權利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述對氧化后的偽柵氧化層進行摻氮和退火處理包括：采用去耦等離子體氮化工藝對所述偽柵氧化層進行摻氮；采用氮化后退火工藝對摻氮后的偽柵氧化層進行退火。5.如權利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述去耦等離子體氮化工藝包括：功率為600W至1000W，氮化時間為10s至30s，壓力為10mT至30mT，氮氣流量為50sccm至120sccm，氦氣流量為80sccm至150sccm。6.如權利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述氮化后退火工藝包括：退火溫度為950℃至1100℃，退火時間為10s至30s，壓力為0.4T至1.0T，氧氣流量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周飛，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31