晶体管的形成方法技术

技术编号:13350026 阅读:43 留言:0更新日期:2016-07-15 09:45
一种晶体管的形成方法,包括:提供半导体衬底;在所述半导体衬底表面形成伪栅结构,所述伪栅结构包括:位于半导体衬底表面的伪栅介质层和位于所述伪栅介质层表面的伪栅极;在所述伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏区;在所述半导体衬底上形成介质层,所述介质层的表面与伪栅结构表面齐平,且覆盖伪栅结构的侧壁,所述介质层的材料与伪栅介质层的材料不同;去除所述伪栅极,形成凹槽;采用湿法刻蚀工艺去除所述凹槽底部的伪栅介质层,所述湿法刻蚀工艺中,所述伪栅介质层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率;在所述凹槽内形成栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极。所述方法可以提高形成的晶体管的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
,特别涉及一种晶体管形成方法。
技术介绍
随着半导体器件集成度的不断提高,技术节点的降低,传统的栅介质层不断变薄,晶体管漏电量随之增加,引起半导体器件功耗浪费等问题。为解决上述问题,现有技术提供一种将金属栅极替代多晶硅栅极的解决方案。其中,“后栅(gatelast)”工艺为形成高K金属栅极晶体管的一个主要工艺。“后栅”工艺还包括“先高K(HK-first)”和“后高K(HK-last)”两种方法,其中,“先高K(HK-first)”方法主要是现在半导体衬底上形成高K介质层和位于高K介质层表面的伪栅极之后,再形成源极和漏极,在半导体衬底表面形成与伪栅极表面齐平的介质层,然后去除伪栅极,再在高K介质层表面形成金属栅极;而“后高K(HK-last)”方法在半导体衬底上形成伪栅介质层和位于伪栅介质层表面的伪栅极,然后在形成源极和漏极之后,在半导体衬底上形成与伪栅极表面齐平的介质层,再将伪栅极和伪栅介质层均去除形成凹槽,再在凹槽内填充高K介质层和金属栅极,形成栅极结构。采用“后高K(HK-last)”工艺,可以避免在形成源极和漏极的高温退火过程中,使高K介质层的性能受到高温的影响,对晶体管的性能造成影响。采用“后高K(HK-last)”方法形成的晶体管过程中,在形成金属栅极的过程中,通常是形成覆盖介质层和填充满凹槽的介质层之后,进行平坦化,形成金属栅极。但是现有形成晶体管中,往往在形成金属栅极之后,还会在介质层的表面残留金属层,导致容易产生短路问题,影响晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管的形成方法,提高形成的晶体管的性能。为解决上述问题,本专利技术提供一种晶体管的形成方法,包括:提供半导体衬底;在所述半导体衬底表面形成伪栅结构,所述伪栅结构包括:位于半导体衬底表面的伪栅介质层和位于所述伪栅介质层表面的伪栅极;在所述伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏区;在所述半导体衬底上形成介质层,所述介质层的表面与伪栅结构表面齐平,且覆盖伪栅结构的侧壁,所述介质层的材料与伪栅介质层的材料不同;去除所述伪栅极,形成凹槽;采用湿法刻蚀工艺去除所述凹槽底部的伪栅介质层,所述湿法刻蚀工艺中,所述伪栅介质层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率;在所述凹槽内形成栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极。可选的,所述伪栅结构的形成方法包括:在所述半导体衬底表面形成伪栅介质材料层;在所述伪栅介质层表面形成伪栅极材料层;刻蚀所述栅极材料层和伪栅介质材料层,形成伪栅极和伪栅介质层。可选的,所述伪栅介质层的材料为镧系金属氧化物,所述伪栅极的材料为多晶硅。可选的,所述伪栅介质层的材料包括La2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3或Eu2O3中的一种或几种。可选的,所述伪栅介质层的厚度为可选的,采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或炉管沉积工艺形成所述伪栅介质材料层。可选的,形成所述伪栅介质材料层的沉积温度为200℃~500℃。可选的,采用炉管沉积工艺形成所述伪栅极材料层,沉积气体为SiH4,沉积温度为400℃~700℃。可选的,采用湿法刻蚀或干法刻蚀工艺去除所述伪栅极。可选的,去除所述伪栅介质层的湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为HCl溶液。可选的,所述HCl溶液的浓度小于1000ppm,溶液温度为0℃~50℃。可选的,所述介质层的材料为氧化硅。可选的,形成所述介质层的方法包括:在所述半导体衬底上形成介质材料层,所述介质材料层覆盖所述伪栅极结构;以所述伪栅极表面作为停止位置,对所述介质材料层进行平坦化,形成介质层,使所述介质层的表面与伪栅极表面齐平。可选的,还包括在形成介质材料层之前,形成覆盖半导体衬底以及伪栅结构的刻蚀停止层;在对所述介质材料层进行平坦化时,去除位于伪栅极表面的部分刻蚀停止层。可选的,对伪栅极结构两侧的半导体衬底进行离子注入形成所述源漏区。可选的,形成所述源漏区的方法包括:在伪栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽,在所述凹槽内填充应力层,并对所述应力层进行掺杂,形成源漏区。可选的,待形成晶体管为P型场效应晶体管,则所述应力层的材料为SiGe。可选的,待形成晶体管为N型场效应晶体管,则所述应力层的材料为SiC。可选的,还包括:在形成所述源漏区之前,在所述伪栅极结构侧壁表面形成侧墙。可选的,所述栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝或硅氧化铪,所述栅极的材料为铝、钨、银或铜。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术的技术方案中,在半导体衬底上形成伪栅结构,所述伪栅结构包括伪栅介质及其表面的伪栅极;然后在伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏区,再在所述半导体衬底上形成介质层,使所述介质层的表面与伪栅结构的表面齐平;然后再去除所述伪栅极和伪栅介质层。本专利技术的技术方案中,所述介质层的材料与伪栅介质层的材料不同,采用湿法刻蚀工艺去除伪栅介质层的过程中,所述湿法刻蚀工艺中,所述伪栅介质层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率,从而使得所述湿法刻蚀工艺对所述伪栅介质层具有较高的刻蚀选择比,从而避免在去除所述伪栅介质层的过程中,对介质层造成刻蚀,使得介质层产生凹陷,从而在后续形成栅介质层和栅极的过程中,在所述介质层表面造成材料残留,从而可以提高形成的晶体管的性能。进一步的,所述伪栅介质层的人材料为镧系金属氧化物,去除所述伪栅介质层时采用的湿法刻蚀溶液为HCl溶液,所述HCl溶液对于镧系金属氧化物具有较高的刻蚀速率,而对介质层材料则无法刻蚀,从而在去除所述伪栅介质层的过程中,可以避免介质层受到损伤。进一步的,所述HCl溶液的浓度小于1000ppm,溶液温度为0℃~50℃。若所述HCl溶液的浓度和温度过高,会使得HCl溶液对于所述伪栅介质层的刻蚀速率过快,不可控,从而,本专利技术的技术方案中,使得所述HCl溶液的浓度小于1000ppm,溶液温度为0℃~50℃,可以尽量减少由于浓度和温度过大对其他材料层造成损伤。附图说明图1至图4是本专利技术的一个实施例的晶体管的形成过程的结构示意图;图5至图11是本专利技术的另一实施例的晶体管的形成过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述,现有形成的晶体管的性能有待进一步的提高。请参考图1至图4为一种采用“后高K”工艺形成晶体管的结构示意图。请参考图1,所述半导体衬底10包括第一区域11和第二区域12,第一区域11用于本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种晶体管的形成方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底;在所述半导体衬底表面形成伪栅结构,所述伪栅结构包括:位于半导体衬底表面的伪栅介质层和位于所述伪栅介质层表面的伪栅极;在所述伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏区;在所述半导体衬底上形成介质层,所述介质层的表面与伪栅结构表面齐平,且覆盖伪栅结构的侧壁,所述介质层的材料与伪栅介质层的材料不同;去除所述伪栅极,形成凹槽;采用湿法刻蚀工艺去除所述凹槽底部的伪栅介质层,所述湿法刻蚀工艺中,所述伪栅介质层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率;在所述凹槽内形成栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的形成方法,其特征在于,包括:
提供半导体衬底;
在所述半导体衬底表面形成伪栅结构,所述伪栅结构包括:位于半导体
衬底表面的伪栅介质层和位于所述伪栅介质层表面的伪栅极;
在所述伪栅结构两侧的半导体衬底内形成源漏区;
在所述半导体衬底上形成介质层,所述介质层的表面与伪栅结构表面齐
平,且覆盖伪栅结构的侧壁,所述介质层的材料与伪栅介质层的材料不同;
去除所述伪栅极,形成凹槽;
采用湿法刻蚀工艺去除所述凹槽底部的伪栅介质层,所述湿法刻蚀工艺
中,所述伪栅介质层的刻蚀速率大于介质层的刻蚀速率;
在所述凹槽内形成栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极。
2.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅结构的
形成方法包括:在所述半导体衬底表面形成伪栅介质材料层;在所述伪栅
介质层表面形成伪栅极材料层;刻蚀所述栅极材料层和伪栅介质材料层,
形成伪栅极和伪栅介质层。
3.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅介质层
的材料为镧系金属氧化物,所述伪栅极的材料为多晶硅。
4.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅介质层
的材料包括La2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3或Eu2O3中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法,其特征在于,所述伪栅介质层
的厚度为6.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法,其特征在于,采用化学气相沉
积工艺、原子层沉积工艺或炉管沉积工艺形成所述伪栅介质材料层。
7.根据权利要求6所述的晶体管的形成方法,其特征在于,形成所述伪栅介
质材料层的沉积温度为200℃~500℃。
8.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法,其特征在于,采用炉管沉积工

\t艺形成所述伪栅极材料层,沉积气体为SiH4,沉积温度为400℃~700℃。
9.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法,其特征在于,采用湿法刻蚀或
干法刻蚀工艺去除所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘佳磊
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

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