金属栅极晶体管的形成方法及半导体器件技术

本发明专利技术公开了一种金属栅极晶体管的形成方法及半导体器件，该方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成伪栅极；在所述伪栅极的周围形成第一侧墙；去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的介质层，以形成栅介质层；形成所述栅介质层之后，去除所述伪栅极，在所述伪栅极所在位置形成金属栅极。通过在伪栅极的周围形成第一侧墙，并以伪栅极和第一侧墙为掩模，对介质层进行刻蚀即可使得栅介质层的侧壁凸出于伪栅极的侧壁外，而不用通过现有非常复杂的刻蚀工艺控制来使得栅介质层的侧壁凸出于伪栅极的侧壁外，由此可见，该方法较为容易实现。另外，通过调节第一侧墙的厚度即可控制栅介质层的侧壁凸出量。

【技术实现步骤摘要】
金属栅极晶体管的形成方法及半导体器件
本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种金属栅极晶体管的形成方法，以及一种半导体器件。
技术介绍
随着半导体技术的发展，多晶硅型晶体管由于漏电流大、功耗大等问题，已经不能满足小尺寸半导体工艺的要求。因此，提出了金属栅极型晶体管。现有一种金属栅极晶体管的形成方法包括：如图1所示，提供衬底1，在衬底1上由下至上依次形成栅介质层、功函数层、伪栅材料层，对所述伪栅材料层、功函数层及栅介质层进行刻蚀，形成由栅介质层2、功函数层3及伪栅极（dummygate）4构成的堆栈结构5，其中，栅介质层2、功函数层3、伪栅极4三者的侧壁位于同一平面上；进行离子注入，以在堆栈结构5两侧的衬底1内形成源极和漏极（未图示），离子注入之后，进行快速热退火处理。但是在制作金属栅极晶体管的过程中会发现，形成堆栈结构5之后的几个高温制程（如离子注入、快速热退火等工艺的温度均大于300℃），会造成栅介质层2及功函数层3收缩，使得栅介质层2和功函数层3的宽度小于伪栅极4的宽度（第一方向上的尺寸，所述第一方向与沿源极至漏极的方向平行），栅介质层2和功函数层3的长度小于伪栅极4的宽度（第二方向上的尺寸，所述第二方向与沿源极至漏极的方向垂直）。这样一来，当去除伪栅极4并形成金属栅极之后，金属栅极的宽度会大于栅介质层2及功函数层3的宽度，金属栅极的长度会大于栅介质层2及功函数层3的长度，影响了晶体管的性能。为了解决这个问题，现有一种解决方法是：如图2所示，在刻蚀伪栅材料层、功函数层及栅介质层以形成堆栈结构5的过程中，控制刻蚀工艺的条件，使得栅介质层2的侧壁21凸出于功函数层3的侧壁31和伪栅极4的侧壁41外，且栅介质层2的侧壁21是倾斜的，即，栅介质层2的侧壁21不垂直于衬底1的表面S。为了解决这个问题，现有另一种解决方法是：如图3所示，在刻蚀伪栅材料层、功函数层及栅介质层以形成堆栈结构5的过程中，控制刻蚀工艺的条件，使得栅介质层2的侧壁21和功函数层3的侧壁31均凸出于伪栅极4的侧壁41外，且栅介质层2的侧壁21和功函数层3的侧壁31均是倾斜的，即，栅介质层2的侧壁21和功函数层3的侧壁31均不垂直于衬底1的表面S。由于栅介质层2和功函数层3的侧壁凸出量能够对栅介质层2和功函数层3在后续工艺中的收缩量进行补偿，使得栅介质层2、功函数层3收缩后，栅介质层2、功函数层3的宽度依然不小于金属栅极的宽度，栅介质层2、功函数层3的长度依然不小于金属栅极的长度，故可以防止金属栅极的宽度大于栅介质层2、功函数层3的宽度，以及防止金属栅极的长度大于栅介质层2、功函数层3的长度，提高了晶体管的性能。但是，上述金属栅极晶体管的形成方法会有以下不足：对刻蚀工艺提出了很大的挑战，包括：通过控制刻蚀工艺的条件，使得栅介质层2、功函数层3的侧壁凸出是非常困难复杂的；很难较为准确地控制栅介质层2、功函数层3的侧壁凸出量。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：提供一种更容易实现的金属栅极晶体管形成方法，使得晶体管中栅介质层的侧壁凸出于伪栅极的侧壁外。为解决上述问题，本专利技术提供了一种金属栅极晶体管的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成伪栅极；在所述伪栅极的周围形成第一侧墙；去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的介质层，以形成栅介质层；形成所述栅介质层之后，去除所述伪栅极，在所述伪栅极所在位置形成金属栅极。可选的，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述伪栅极之后、形成所述第一侧墙之前还包括：去除未被所述伪栅极覆盖住的功函数层；所述第一侧墙还位于剩余功函数层的周围。可选的，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述第一侧墙之后、形成所述栅介质层之前，还包括：去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的功函数层。可选的，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述伪栅极之后、形成所述第一侧墙之前，还包括：在所述伪栅极的周围形成第二侧墙，然后去除未被所述第二侧墙和伪栅极覆盖住的功函数层；所述第一侧墙还位于剩余功函数层及第二侧墙的周围。可选的，所述伪栅极包括第一伪栅极和第二伪栅极，所述第一伪栅极的长度小于所述第二伪栅极的长度，和/或，所述第一伪栅极的宽度小于所述第二伪栅极的宽度；所述第一伪栅极周围的第一侧墙的厚度大于第二伪栅极周围的第一侧墙的厚度。可选的，在第一伪栅极和第二伪栅极周围形成第一侧墙的方法包括：在所述第一伪栅极的侧壁和顶部上形成第三侧墙材料层、在所述第二伪栅极的侧壁和顶部上形成第四侧墙材料层，且所述第四侧墙材料层的厚度小于所述第三侧墙材料层的厚度；对所述第三侧墙材料层和第四侧墙材料层进行回刻，以在所述第一伪栅极和第二伪栅极的周围均形成第一侧墙。可选的，形成所述第三侧墙材料层和第四侧墙材料层的方法包括：在所述衬底、第一伪栅极和第二伪栅极上形成第一侧墙材料层；在所述第一侧墙材料层上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层将覆盖在第一伪栅极侧壁和顶部上的第一侧墙材料层部分覆盖住；去除所述第一侧墙材料层的未被图形化光刻胶层覆盖住的部分；去除所述图形化光刻胶层之后，在所述衬底、剩余的第一侧墙材料层、第二伪栅极的侧壁和顶部上形成第二侧墙材料层；所述第二侧墙材料层的覆盖在所述第一伪栅极侧壁和顶部上的部分，以及剩余的第一侧墙材料层，共同构成所述第三侧墙材料层，所述第二侧墙材料层的覆盖在所述第二伪栅极侧壁和顶部上的部分，构成所述第四侧墙材料层。可选的，在所述伪栅极的周围形成第一侧墙的方法包括：在所述介质层和伪栅极上形成侧墙材料层；对所述侧墙材料层进行回刻，以形成所述第一侧墙。可选的，所述侧墙材料层的形成方法为原子层沉积。可选的，所述侧墙材料层的厚度为可选的，所述第一侧墙的材料为氧化硅。可选的，利用干法刻蚀的方法来去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的介质层。可选的，利用干法刻蚀的方法来去除未被所述伪栅极覆盖住的功函数层。可选的，所述伪栅极上具有硬掩模；所述第一侧墙还位于所述硬掩模的周围。可选的，所述功函数层的材料为TiN。另外，本专利技术还提供了一种半导体器件，包括：衬底；位于所述衬底上的栅介质层；位于所述栅介质层上的伪栅极，所述栅介质层的侧壁凸出于伪栅极的侧壁外；所述栅介质层的侧壁垂直于衬底的表面。可选的，还包括：位于所述栅介质层和伪栅极之间的功函数层。可选的，所述功函数层的侧壁垂直于衬底的表面。可选的，所述功函数层的侧壁与所述伪栅极的侧壁在同一平面上；或者，所述功函数层的侧壁凸出于所述伪栅极的侧壁外，且所述功函数层的侧壁凸出量小于或等于栅介质层的侧壁凸出量。可选的，所述伪栅极包括第一伪栅极和第二伪栅极，所述第一伪栅极的长度小于所述第二伪栅极的长度，和/或，所述第一伪栅极的宽度小于所述第二伪栅极的宽度；所述第一伪栅极下方的栅介质层的侧壁凸出量，大于所述第二伪栅极下方的栅介质层的侧壁凸出量。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：通过先在介质层上形成伪栅极，然后在伪栅极的周围形成第一侧墙，再以伪栅极和位于伪栅极周围的第一侧墙为掩模，去除未被伪栅极和第一侧墙覆盖住的介质层，即可使得栅介质层的侧壁凸出于伪栅极的侧壁外，而不用通过现有非常复杂的刻蚀工艺控制来使得栅介质层的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成伪栅极；在所述伪栅极的周围形成第一侧墙；去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的介质层，以形成栅介质层；形成所述栅介质层之后，去除所述伪栅极，在所述伪栅极所在位置形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种金属栅极晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成伪栅极；所述伪栅极包括第一伪栅极和第二伪栅极，所述第一伪栅极的长度小于所述第二伪栅极的长度，和/或，所述第一伪栅极的宽度小于所述第二伪栅极的宽度；在所述伪栅极的周围形成第一侧墙，所述第一伪栅极周围的第一侧墙的厚度大于第二伪栅极周围的第一侧墙的厚度；去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的介质层，以形成栅介质层；形成所述栅介质层之后，去除所述伪栅极，在所述伪栅极所在位置形成金属栅极。2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述伪栅极之后、形成所述第一侧墙之前还包括：去除未被所述伪栅极覆盖住的功函数层；所述第一侧墙还位于剩余功函数层的周围。3.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述第一侧墙之后、形成所述栅介质层之前，还包括：去除未被所述第一侧墙和伪栅极覆盖住的功函数层。4.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述伪栅极之前还包括：在所述介质层上形成功函数层；形成所述伪栅极之后、形成所述第一侧墙之前，还包括：在所述伪栅极的周围形成第二侧墙，然后去除未被所述第二侧墙和伪栅极覆盖住的功函数层；所述第一侧墙还位于剩余功函数层及第二侧墙的周围。5.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在第一伪栅极和第二伪栅极周围形成第一侧墙的方法包括：在所述第一伪栅极的侧壁和顶部上形成第三侧墙材料层、在所述第二伪栅极的侧壁和顶部上形成第四侧墙材料层，且所述第四侧墙材料层的厚度小于所述第三侧墙材料层的厚度；对所述第三侧墙材料层和第四侧墙材料层进行回刻，以在所述第一伪栅极和第二伪栅极的周围均形成第一侧墙。6.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，形成所述第三侧墙材料层和第四侧墙材料层的方法包括：在所述衬底、第一伪栅极和第二伪栅极上形成第一侧墙材料层；在所述第一侧墙材料层上形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层将覆盖在第一伪栅极侧壁和顶部上的第一侧墙材料层部分覆盖住；去除所述第一侧墙材料层的未被图形化光刻胶层覆盖住的部分；去除所述图形化光刻胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新鹏，何其暘，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31