晶体管的形成方法技术

一种晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成有介质层、位于介质层上的多晶硅层；对多晶硅层进行功函数调整，形成功函数多晶硅层，在沿栅长方向，所述功函数多晶硅层分为第一功函数区域和第二功函数区域，第二功函数区域位于第一功函数区域两侧，其中，当晶体管为NMOS晶体管时，第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数，当晶体管为PMOS晶体管时，第二功函数区域的功函数低于第一功函数区域的功函数；去除功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分，剩余的功函数多晶硅层作为栅极；在栅极两侧的半导体衬底上形成源极和漏极。使用本发明专利技术的晶体管，减弱甚至消除了短沟道效应。

Method for forming transistor

A method of forming a transistor includes: providing a semiconductor substrate, a dielectric layer, a dielectric layer on the polysilicon layer is formed on a semiconductor substrate; power function adjustment of the polysilicon layer, forming a polysilicon layer on the gate function, along the length direction of the work function of the polysilicon layer is divided into a first region and a second power function function area, second function area is located in the first area on both sides of the work function, which, when the transistor is NMOS transistor when the work function of the second regions is higher than the work function of the work function of the first function area, when the transistor is PMOS transistor when the work function of the second function areas is lower than the work function of the first function area; a polysilicon layer is removed outside the work function of the polysilicon layer, a polysilicon layer as the rest of the work function of the gate; the source electrode and is formed on a semiconductor substrate on both sides of the gate Drain. Transistors using the present invention reduce or even eliminate short channel effects.

【技术实现步骤摘要】
晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种晶体管的形成方法。
技术介绍
在半导体
，晶体管作为最基本的半导体器件被广泛应用。在正常工作时，栅电极通电，栅电压产生电场控制源、漏间沟道区内载流子的产生。当栅电压达到晶体管的阈值电压时，使沟道区源端反型并允许沟道区中的载流子在源、漏间移动。例如，当晶体管为NMOS管时，栅电压为正电压，会吸引电子向栅极运动，从而形成导通沟道。但是，随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，晶体管的栅极尺寸变得比以往更短，源、漏间的距离拉近，源端反型“消耗”大多数沟道区中的载流子，使得栅极中心区域相比边缘区域“分享”到的载流子量减少，栅极对沟道区在栅长方向上的控制不充分，进而影响到沟道区的导通。栅电压产生的电场对沟道区的控制能力下降，还会降低沟道区中的载流子迁移率，这种情形被称为短沟道效应，影响半导体器件的电学性能。在现有技术中，在最小化短沟道效应的尝试中，近来提出各种各样改善短沟道效应的方法，包括对栅极进行功函数调整以改善短沟道效应。然而，现有技术的对栅极进行功函数调整的方法虽然改善了短沟道效应，但是半导体器件的性能并没有得到明显提升。更多关于功函数调整方法的知识，请参照例2011年7月13日公开的公开号为CN1828902B的中国专利文献。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术的功函数调整的方法并没有明显提升晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种新的晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有介质层、位于所述介质层上的多晶硅层；对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整，形成功函数多晶硅层，在沿栅长方向，所述功函数多晶硅层分为第一功函数区域和第二功函数区域，所述第二功函数区域位于第一功函数区域两侧，其中，当所述晶体管为NMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数，当所述晶体管为PMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数低于第一功函数区域的功函数；去除所述功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分，所述功函数多晶硅层作为栅极；在所述栅极两侧的半导体衬底上形成源极和漏极。可选的，所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义栅极的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，使用倾斜注入方法对多晶硅层进行功函数调整离子注入，其中，倾斜注入的方向与所述多晶硅层表面的夹角为锐角。可选的，所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义第一功函数区域的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，对所述多晶硅层进行功函数调整离子注入，在所述多晶硅层中形成第一功函数区域；去除所述第一功函数区域两侧的部分第一掩模层，去除的部分第一掩膜层下的多晶硅层作为第二功函数区域。可选的，所述去除第一功函数区域两侧的部分第一掩模层的方法，包括干法刻蚀或湿法刻蚀。可选的，所述功函数调整离子注入的方法包括：在垂直于所述多晶硅层表面方向注入。可选的，所述倾斜注入的方向与所述多晶硅层表面的夹角为10°～45°。可选的，所述功函数调整离子注入的离子浓度范围为：1010～1020atom/cm2。可选的，所述功函数调整离子包括III族元素或V族元素。可选的，去除所述功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分的方法包括：形成第二掩模层，所述第二掩模层覆盖所述功函数多晶硅层；以所述第二掩模层为掩模刻蚀去除图形化的第一掩模层、功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分；去除所述第二掩模层。可选的，所述晶体管为NMOS晶体管时，所述第一功函数区域的功函数范围为4.4eV～4.6eV，所述第二功函数区域的功函数范围为4.6eV～4.8eV。可选的，所述晶体管为PMOS晶体管时，所述第一功函数区域的功函数范围为4.6eV～4.8eV，所述第二功函数区域的功函数的范围为4.4eV～4.6eV。可选的，在形成所述栅极后，形成所述源极、漏极之前，在所述栅极周围形成侧墙。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术在形成晶体管的过程中，在半导体衬底上沉积多晶硅层之后，对多晶硅层进行功函数调整，在多晶硅层中形成功函数多晶硅层，所述功函数多晶硅层作为待形成的栅极。而且，在栅长方向上，栅极分为第一功函数区域和位于第一功函数区域两侧的第二功函数区域，它们的功函数不同：若晶体管为NMOS晶体管时，第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数；若晶体管为PMOS晶体管时，第二功函数区域的功函数低于第一功函数区域的功函数。则最终晶体管的栅极在栅长方向的功函数得到调整，减小甚至消除短沟道效应。具体地，经过功函数调整，晶体管中栅极的栅电压产生的电场在栅长方向分布均匀且增强，可以更充分吸引沟道区的载流子向栅极运动，使沟道区导通。而且进一步控制沟道区中载流子的迁移率，使沟道区畅通。这减弱甚至消除了短沟道效应。而且，该方法形成的晶体管的性能相对于现有技术中利用调整功函数改善短沟道效应形成的晶体管的性能好。并且，本专利技术在源极和漏极形成之前对待形成的栅极进行功函数调整，该功函数调整过程不会构成对源极和漏极的额外掺杂，确保后续形成的源极和漏极中的其他掺杂离子的成分、位置等稳定，进一步稳定晶体管的性能。另外，本专利技术将栅极功函数调整步骤和多晶硅栅极的形成步骤相结合，在形成栅极的过程中，对多晶硅层中待形成的栅极区域进行功函数调整。步骤简单，生产效率高。附图说明图1是本专利技术具体实施例的形成带有功函数调整栅极的晶体管的方法流程图；图2～图8是本专利技术具体实施例的形成带有功函数调整栅极的晶体管的方法的剖面结构示意图；具体实施方式下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术的保护范围。参照图2，并结合参照图1，执行步骤S11，提供半导体衬底300，在半导体衬底300上形成有介质层301、位于介质层301上的多晶硅层302。在具体实施例中，半导体衬底300的材料可以为单晶硅、单晶锗或单晶硅锗；也可以是绝缘体上硅（SOI）；或者还可以包括其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。在具体实施例中，所述介质层301用于后续形成栅介质层。介质层301的材料选择氧化硅，氧化硅介质层的形成方法包括热氧化工艺或化学气相沉积方法，或其他可行工艺，此为本领域技术人员所熟知的现有技术，在此不再赘述。在具体实施例中，形成多晶硅层302的方法包括使用化学气相沉积方法（CVD），例如低压化学气相沉积方法（LPCVD）。其中，所述多晶硅层302用于后续形成栅极。参照图3、图4和图5，并结合图1，执行步骤S12，对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整，形成功函数多晶硅层304，在沿栅长方向，所述功函数多晶硅层304分为第一功函数区域314和第二功函数区域324，所述第二功函数区域324位于第一功函数区域314两侧。其中，功函数多晶硅层304作为栅极。当待形成的晶体管为NMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数；当待形成的晶体管为PMOS晶本文档来自技高网...

【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，在所述半导体衬底上形成有介质层、位于所述介质层上的多晶硅层；对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整，形成功函数多晶硅层，在沿栅长方向，所述功函数多晶硅层分为第一功函数区域和第二功函数区域，所述第二功函数区域位于第一功函数区域两侧，其中，当所述晶体管为NMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数，当所述晶体管为PMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数低于第一功函数区域的功函数；去除所述功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分，所述功函数多晶硅层作为栅极；在所述栅极两侧的半导体衬底中形成源极和漏极；所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义栅极的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，使用倾斜注入方法对多晶硅层进行功函数调整离子注入，其中，倾斜注入的方向与所述多晶硅层表面的夹角为锐角；或者，所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义第一功函数区域的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，对所述多晶硅层进行功函数调整离子注入，在所述多晶硅层中形成第一功函数区域；去除所述第一功函数区域两侧的部分第一掩模层，去除的部分第一掩膜层下的多晶硅层作为第二功函数区域。...

【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，在所述半导体衬底上形成有介质层、位于所述介质层上的多晶硅层；对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整，形成功函数多晶硅层，在沿栅长方向，所述功函数多晶硅层分为第一功函数区域和第二功函数区域，所述第二功函数区域位于第一功函数区域两侧，其中，当所述晶体管为NMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数高于第一功函数区域的功函数，当所述晶体管为PMOS晶体管时，所述第二功函数区域的功函数低于第一功函数区域的功函数；去除所述功函数多晶硅层之外的多晶硅层部分，所述功函数多晶硅层作为栅极；在所述栅极两侧的半导体衬底中形成源极和漏极；所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义栅极的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，使用倾斜注入方法对多晶硅层进行功函数调整离子注入，其中，倾斜注入的方向与所述多晶硅层表面的夹角为锐角；或者，所述对用于作为栅极的多晶硅层部分进行功函数调整的方法，包括：在所述多晶硅层上形成图形化的第一掩模层，定义第一功函数区域的位置；以所述图形化的第一掩模层为掩模，对所述多晶硅层进行功函数调整离子注入，在所述多晶硅层中形成第一功函数区域；去除所述第一功函数区域两侧的部分第一掩模层，去除的部分第一掩膜层下的多晶硅层作为第二功函数区域。2.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述去除第一功函数区域两侧的部分第...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，
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