氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述圖形化層為圖形化的光刻膠層。所述第二功函數(shù)層211的厚度為10埃?100埃；所述第二功函數(shù)層211的材料包括TixAllx (0〈χ〈1)、T1、Al、TaAl中的一種或多種。
[0109]請(qǐng)參考圖11，在所述第一功函數(shù)層210和第二功函數(shù)層211表面形成填充滿所述開(kāi)口 205(如圖10所示)的柵極膜212。
[0110]位于所述開(kāi)口 205內(nèi)的柵極膜212用于形成柵極層，所述柵極層作為所形成的晶體管的柵極。由于本實(shí)施例中所形成的晶體管為高K金屬柵晶體管，所述柵極膜212的材料為金屬，所述金屬為鎢、鋁、銅、鈦、銀、金、鉛或鎳，所述柵極膜212的形成工藝為物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、電鍍工藝或化學(xué)鍍工藝。
[0111]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，用于形成柵極層的開(kāi)口 205的尺寸也相應(yīng)縮小，所述開(kāi)口 205的深寬比相應(yīng)變化大。為了避免在形成所述柵極膜212的過(guò)程中，所述開(kāi)口 205頂部過(guò)早閉合，而使形成于開(kāi)口 205內(nèi)的柵極膜212內(nèi)部形成空洞，形成所述柵極膜212的工藝需要具有良好的覆蓋能力，而且，需要使柵極膜212的材料易于進(jìn)入開(kāi)口 205的底部。
[0112]請(qǐng)參考圖12，平坦化所述柵極膜212、第一功函數(shù)層210、第二功函數(shù)層211、阻擋膜209、覆蓋膜208和柵介質(zhì)膜207，直至暴露出所述介質(zhì)層204表面為止，在所述開(kāi)口205 (如圖10所示)的側(cè)壁表面和所述開(kāi)口 205底部的界面層206表面形成柵介質(zhì)層207a，在柵介質(zhì)層207a表面形成覆蓋層208a，在覆蓋層208a表面形成阻擋層209a，在阻擋層209a表面形成第一功函數(shù)層210a和第二功函數(shù)層211a,在第一功函數(shù)層210a和第二功函數(shù)層211a表面形成柵極層212a。
[0113]本實(shí)施例中，所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，用于去除介質(zhì)層207表面的部分柵極膜212、第一功函數(shù)層210、第二功函數(shù)層211、阻擋膜209、覆蓋膜208和柵介質(zhì)膜207。
[0114]在本實(shí)施例中，還能夠在形成所述柵極層212a之后，進(jìn)行熱處理工藝，所述熱處理工藝能夠進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)?xùn)沤橘|(zhì)層207a、覆蓋層208a或阻擋層209a內(nèi)的逆反應(yīng)離子自界面層206內(nèi)拉取氧離子并發(fā)生鍵合，使得所摻雜的逆反應(yīng)離子得到充分利用，從而使界面層206內(nèi)的氧離子含量降低，界面層206的介電常數(shù)提高，所述界面層206的等效氧化層厚度減小。
[0115]所述熱處理工藝包括形成氣體退火，所述形成氣體退火工藝的溫度大于400°C，退火氣體包括氮?dú)狻錃庵械囊环N或兩種。所述熱處理工藝還能夠?yàn)槠渌嘶鸸に嚒?br>[0116]在一實(shí)施例中，在柵介質(zhì)層207a內(nèi)摻雜的逆反應(yīng)離子為硅離子，在采用平坦化工藝形成柵極層212a之后，進(jìn)行所述形成氣體退火工藝，退火氣體為氮?dú)猓嘶饻囟葹?10°C;經(jīng)過(guò)所述形成氣體退火工藝之后，在第一區(qū)域221以及第二區(qū)域222內(nèi)，所述柵極層212a和襯底200之間的等效氧化層厚度均減小了 0.5納米?0.7納米。
[0117]在其它實(shí)施例中，在采用平坦化工藝形成柵極層212a之后，也能夠不進(jìn)行所述熱處理工藝。
[0118]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供襯底，所述襯底表面具有偽柵極層，所述襯底表面具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述偽柵極層的側(cè)壁表面，且所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵極層； 去除所述偽柵極層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成開(kāi)口，所述開(kāi)口底部暴露出襯底表面； 在所述開(kāi)口底部的襯底表面形成界面層； 在所述開(kāi)口的側(cè)壁表面和所述開(kāi)口底部的界面層表面形成柵介質(zhì)層； 在所述柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子； 在所述柵介質(zhì)層表面形成填充滿所述開(kāi)口的柵極層。2.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層和柵極層的形成工藝包括:在所述介質(zhì)層表面、開(kāi)口的側(cè)壁表面和界面層表面形成柵介質(zhì)膜；在所述柵介質(zhì)膜表面形成柵極膜，所述柵極膜填充滿所述開(kāi)口 ；平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出所述介質(zhì)層表面為止，形成所述柵介質(zhì)層和柵極層。3.如權(quán)利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在所述柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子的工藝包括:在形成所述柵極膜之前，采用離子注入工藝、等離子體摻雜工藝或原位摻雜工藝在所述柵介質(zhì)膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子。4.如權(quán)利要求3所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在所述柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子的工藝還包括:采用離子注入工藝、等離子體摻雜工藝或原位摻雜工藝在所述柵介質(zhì)膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子之前或之后，對(duì)所述柵介質(zhì)層進(jìn)行熱處理。5.如權(quán)利要求4所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述熱處理工藝為激光退火、快速熱退火、尖峰退火、形成氣體退火或高壓退火；所述激光退火工藝的溫度大于100(TC ；所述快速熱退火或尖峰退火的溫度為500°C?800°C ;形成氣體退火的溫度大于400°C。6.如權(quán)利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成所述柵極膜之前，在所述柵介質(zhì)膜表面形成覆蓋膜，在所述覆蓋膜表面形成柵極膜；平坦化所述柵極膜、覆蓋膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出所述介質(zhì)層表面為止，在柵極層和柵介質(zhì)層之間形成覆蓋層。7.如權(quán)利要求6所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在所述覆蓋膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子；在所述覆蓋膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子的工藝為離子注入工藝或原位摻雜工藝。8.如權(quán)利要求6所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成所述覆蓋膜之后，在所述覆蓋膜表面形成阻擋膜，在所述阻擋膜表面形成柵極膜；平坦化所述柵極膜、阻擋膜、覆蓋膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出所述介質(zhì)層表面為止，在柵極層和覆蓋層之間形成阻擋層。9.如權(quán)利要求8所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在所述阻擋膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子；在所述覆蓋膜內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子的工藝為離子注入工藝或原位摻雜工藝。10.如權(quán)利要求1、7或9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述逆反應(yīng)離子包括硅離子、鈦離子、鑭離子、鋁離子中的一種或多種。11.如權(quán)利要求1、7或9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述逆反應(yīng)離子的摻雜濃度為 lE12atom/cm3 ?lE21atom/cm3。12.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述界面層的材料為氧化硅或氮氧化硅；所述界面層的厚度為5埃?10埃；所述界面層的形成包括熱氧化工藝、氮化氧化工藝、化學(xué)氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。13.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底表面均具有偽柵極層。14.如權(quán)利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成柵極層之前，在第一區(qū)域的柵介質(zhì)層上形成第一功函數(shù)層；在形成柵極層之前，在第二區(qū)域的柵介質(zhì)層上形成第二功函數(shù)層；在所述第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層表面形成柵極層。15.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在所述襯底和偽柵極層之間形成偽柵介質(zhì)層；在去除偽柵極層之后，去除開(kāi)口底部的偽柵介質(zhì)層。16.如權(quán)利要求15所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述偽柵介質(zhì)層的形成工藝為熱氧化工藝、原位蒸汽生成氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝；所述偽柵介質(zhì)層的厚度為5埃?100埃。17.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在所述偽柵極層的側(cè)壁表面形成側(cè)墻，所述介質(zhì)層覆蓋于所述側(cè)墻表面；所述側(cè)墻的材料為SiN、S1N,S1CN, S1BN中的一種或多種組合；所述側(cè)墻的形成工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述側(cè)墻的厚度為20埃?200埃。18.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在所述介質(zhì)層與所述偽柵極層和襯底之間形成停止層；所述停止層的材料與介質(zhì)層的材料不同；所述停止層的材料為SiN、S1N, S1CN, S1BN中的一種或多種組合；所述停止層的形成工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述停止層的厚度為10埃?200埃。19.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層的厚度為10埃?50埃；所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料。20.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極層的為金屬，所述金屬為銅、鎢或鋁；在形成所述柵極層之后，進(jìn)行熱處理工藝，所述熱處理工藝包括形成氣體退火；所述形成氣體退火工藝的溫度大于400°C，氣體包括氮?dú)?、氫氣中的一種或兩種。
【專利摘要】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層，所述襯底表面具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述偽柵極層的側(cè)壁表面，且所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵極層；去除所述偽柵極層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成開(kāi)口，所述開(kāi)口底部暴露出襯底表面；在所述開(kāi)口底部的襯底表面形成界面層；在所述開(kāi)口的側(cè)壁表面和所述開(kāi)口底部的界面層表面形成柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層內(nèi)摻雜逆反應(yīng)離子；在所述柵介質(zhì)層表面形成填充滿所述開(kāi)口的柵極層。所形成的晶體管閾值電壓減小、能耗降低。
【IPC分類】H01L21/336, H01L21/28, H01L29/51
【公開(kāi)號(hào)】CN105513967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410504675
【發(fā)明人】趙杰
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日