晶體管的形成方法
【專利摘要】一種晶體管的形成方法，包括：提供半導體襯底，包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域；形成覆蓋部分PMOS區(qū)域的第一柵介質層、第一蓋帽層以及第一偽柵極、形成覆蓋部分NMOS區(qū)域的第二柵介質層、第二蓋帽層以及第二偽柵極；在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與第一偽柵極、第二偽柵極的表面齊平；去除第一偽柵極，形成第一凹槽；在第一凹槽內形成第一功函數(shù)層和第一柵極；在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極和第二偽柵極表面被氧化；在氫氣氛圍下對第二偽柵極進行第二退火處理；去除所述第二偽柵極，形成第二凹槽；在第二凹槽內形成第二功函數(shù)層和第二柵極。所述方法可以提高形成的晶體管的性能。
【專利說明】
晶體管的形成方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種晶體管的形成方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體器件集成度的不斷提高，技術節(jié)點的降低，傳統(tǒng)的柵介質層不斷變薄，晶體管漏電量隨之增加，引起半導體器件功耗浪費等問題。為解決上述問題，現(xiàn)有技術提供一種將金屬柵極替代多晶硅柵極的解決方案。其中，“后柵(gate last)”工藝為形成高K金屬柵極晶體管的一個主要工藝。
[0003]現(xiàn)有形成高K金屬柵極晶體管的方法包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有柵介質層和覆蓋柵介質層的偽柵極，以及位于所述半導體襯底上并覆蓋所述柵介質層和偽柵極的介質層，所述介質層的表面與偽柵極表面齊平；去除所述偽柵結構后形成凹槽；在所述凹槽內依次形成功函數(shù)層和金屬層，所述金屬層填充滿凹槽，作為晶體管的金屬柵極。
[0004]在半導體襯底上采用后柵工藝同時形成NMOS晶體管和PMOS晶體管時，需要先去除PMOS區(qū)域上的偽柵極，形成PMOS晶體管的金屬柵極，然后去除NMOS區(qū)域上的偽柵極，形成NMOS晶體管的金屬柵極。在形成NMOS晶體管的金屬柵極的過程中，容易對PMOS晶體管已經(jīng)形成的金屬柵極造成損傷，從而影響PMOS晶體管的性能。
[0005]采用上述后柵工藝形成的晶體管的性能有待進一步的提高。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，提高形成的晶體管的性能。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域；形成覆蓋部分PMOS區(qū)域的第一柵介質層、位于第一柵介質層表面的第一蓋帽層以及位于第一蓋帽層表面的第一偽柵極以及形成覆蓋部分NMOS區(qū)域的第二柵介質層、位于第二柵介質層表面的第二蓋帽層以及位于第二蓋帽層表面的第二偽柵極；在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與第一偽柵極、第二偽柵極的表面齊平；去除第一偽柵極，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽；在所述第一凹槽內形成第一功函數(shù)層和位于所述第一功函數(shù)層表面填充滿所述第一凹槽的第一柵極；在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極和第二偽柵極表面被氧化；在氫氣氛圍下對第二偽柵極進行第二退火處理；去除所述第二偽柵極，在NMOS區(qū)域上形成第二凹槽；在所述第二凹槽內形成第二功函數(shù)層和位于所述第二功函數(shù)層表面填充滿所述第二凹槽的第二柵極。
[0008]可選的，所述第一偽柵極包括第一多晶娃層、位于第一多晶娃層表面的摻雜有防擴散離子的第一摻雜多晶硅層和第一非晶硅層；所述第二偽柵極包括第二多晶硅層、位于多第二晶硅層表面的摻雜有防擴散離子的第二摻雜多晶硅層和第二非晶硅層。
[0009]可選的，所述摻雜多晶硅層內的防擴散離子包括C、Ge、As、P或B。
[0010]可選的，所述防擴散離子的摻雜濃度范圍為0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。
[0011]可選的，所述第一退火處理的氣體氛圍還包括含氮氣體。
[0012]可選的，所述第一退火處理在包含有N2O和NH3的氣體氛圍下進行。
[0013]可選的，所述第一退火處理的溫度為600°C?1200°C，時間為1ms?10s。
[0014]可選的，所述第二退火處理的溫度為600°C?1200°C，時間為1ms?10s。
[0015]可選的，在進行第二退火處理之前，形成暴露出第二偽柵極的掩膜層，所述掩膜層的材料為TiN、SiN或S1N。
[0016]可選的，在形成所述介質層之前，還包括:在所述第一偽柵極兩側的PMOS區(qū)域內形成第一源漏極，在所述第二偽柵極兩側的NMOS區(qū)域內形成第二源漏極。
[0017]可選的，采用干法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極和第二偽柵極。
[0018]可選的，所述干法刻蝕工藝采用的氣體包括HBr和Ar，HBr的流速為1sccm?100sccm, Ar 的流速為 1sccm ?lOOOsccm。
[0019]可選的，在去除所述第一偽柵極之后，對所述第一凹槽進行濕法清洗。
[0020]可選的，所述濕法清洗采用的清洗溶液包括HCl與H2O2的混合溶液或者NH 40H與H2O2的混合溶液。
[0021]可選的，在去除所述第二偽柵極之后，采用干法刻蝕工藝進行刻蝕后處理步驟。
[0022]可選的，所述刻蝕后處理步驟采用的刻蝕氣體包括:CF# Cl 2，其中CF^ Cl 2的氣體流量為比為80:20?65:35。
[0023]可選的，形成所述第一柵介質層、第一蓋帽層、第一偽柵極、第二柵介質層、第二蓋帽層和第二偽柵極的方法包括:在所述半導體襯底表面依次形成柵介質材料層、蓋帽材料層、偽柵極材料層；刻蝕所述偽柵極材料層、蓋帽材料層和柵介質材料層，形成位于PMOS區(qū)域上的第一柵介質層、第一蓋帽層和第一偽柵極，位于NMOS區(qū)域上的第二柵介質層、第二蓋帽層和第二偽柵極。
[0024]可選的，所述第一柵介質層和第二柵介質層的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁或硅氧化鉿，所述第一蓋帽層和第二蓋帽層的材料為TiN。
[0025]可選的，所述第一功函數(shù)層的材料為TiN，第二功函數(shù)層的材料為TiAl或TiC。
[0026]可選的，所述第一柵極和第二柵極的材料包括鋁、銅、銀、鉑、鎢或氮化鎢。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0028]本發(fā)明的技術方案的晶體管的形成方法中，在半導體襯底的PMOS區(qū)域上形成第一柵介質層、第一蓋帽層以及第一偽柵極、在NMOS區(qū)域上形成第二柵介質層、第二蓋帽層以及第二偽柵極；然后在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與第一偽柵極、第二偽柵極的表面齊平；去除第一偽柵極后，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽；然后在第一凹槽內形成第一功函數(shù)層和第一柵極；隨后在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極和第二偽柵極表面被氧化；然后在去除第二偽柵極之前，在氫氣氛圍下對第二偽柵極進行第二退火處理，使得第二柵極表面被氧化形成的氧化物減少，這樣在去除第二偽柵極過程中，可以減少對介質層的損傷，從而提高形成的晶體管的性能，然后再在去除第二偽柵極形成的第二凹槽內形成第二功函數(shù)層和第二柵極，所述第一退火處理在第一柵極表面形成的氧化物能夠在形成第二功函數(shù)和第二柵極的過程中保護所述第一柵極。
[0029]進一步，所述第二偽柵極包括第二多晶硅層、位于多第二晶硅層表面的摻雜有防擴散離子的第二摻雜多晶硅層和第二非晶硅層。在進行第一退火處理過程中，所述氣體氛圍內的氧原子會滲入第二偽柵極內，與第二偽柵極內的硅反應形成氧化硅，不利于后續(xù)去除第二偽柵極。所述第二摻雜多晶硅層內的防擴散離子與硅原子形成的聯(lián)合體能夠有效降低硅中的間隙，從而阻止氧原子向下擴散至第二偽柵極的底部，避免在去除所述第二偽柵極之后形成的第二凹槽底部殘留氧化硅，影響后續(xù)形成的第二功函數(shù)層與第二柵極的質量。
[0030]進一步，所述第一退火處理的氣體氛圍還包括含氮氣體，在所述第一柵極表面形成氮化物，能夠進一步對第一柵極起到保護作用。
【附圖說明】
[0031]圖1至圖9是本發(fā)明的晶體管的形成過程的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]如【背景技術】中所述，現(xiàn)有技術形成的晶體管的性能有待進一步的提尚。
[0033]現(xiàn)有技術在形成NMOS晶體管的金屬柵極過程中，對金屬柵極進行化學機械研磨時容易損傷PMOS晶體管已經(jīng)形成的功函數(shù)層和金屬柵極，從而影響PMOS晶體管的性能。
[0034]為了避免上述問題，可以在形成PMOS晶體管的金屬柵極之后，進行含氧氣氛下的退火處理，在PMOS晶體管的金屬柵極表面形成氧化層，以在對NMOS的金屬柵極進行化學機械掩膜的同時保護所述PMOS晶體管的金屬柵極。但是，在進行上述退火的過程中，氧原子會滲入NMOS區(qū)域的偽柵極內，在所述偽柵極表面形成氧化層，后續(xù)在去除所述NMOS區(qū)域上的偽柵極時，需要首先去除所述氧化層，容易造成襯底表面介質層的損傷，從而影響形成的晶體管的性能。
[0035]本發(fā)明的實施例中，在形成PMOS區(qū)域上的PMOS晶體管的第一功函數(shù)層和第一柵極之后，進行含氧氣氛下的第一退火處理，使得第一柵極和第一偽柵極表面被氧化，然后在去除NMOS區(qū)域上的第二偽柵極之前，在氫氣氛圍下對所述第二偽柵極進行第二退火，使得所述第二偽柵極表面在第一退火過程中長生的氧化層被還原，去除所述氧化層內的氧原子，使得在去除所述第二偽柵極時，能夠減少對介質層的損傷。
[0036]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0037]請參考圖1，提供半導體襯底100，所述半導體襯底100包括PMOS區(qū)域和NMOS區(qū)域。
[0038]所述半導體襯底100可以是硅或者絕緣體上硅(SOI)，所述半導體襯底100也可以是鍺、鍺硅、砷化鎵或者絕緣體上鍺，本實施中所述半導體襯底100的材料為體硅。所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域上后續(xù)分別形成NMOS晶體管和PMOS晶體管。
[0039]所述半導體襯底100內還形成有淺溝槽隔離結構101。所述淺溝槽隔離結構包括位于溝槽表面的墊氧化層和位于所述墊氧化層表面，填充滿溝槽的隔離層。
[0040]本實施例中，所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域之間通過淺溝槽隔離結構101隔離。
[0041]請參考圖2，形成覆蓋部分PMOS區(qū)域的第一柵介質層211、位于第一柵介質層211表面的第一蓋帽層212以及位于第一蓋帽層212表面的第一偽柵極213以及形成覆蓋部分NMOS區(qū)域的第二柵介質層221、位于第二柵介質層221表面的第二蓋帽層222以及位于第二蓋帽層222表面的第二偽柵極223。
[0042]所述第一柵介質層211和第二柵介質層221的材料為高K介質材料，例如氧化給、
氧化鋯、氧化鋁或硅氧化鉿等。
[0043]所述第一蓋帽層212和第二蓋帽層222的材料為TiN，所述第一蓋帽層212和第二蓋帽層222用于保護下方的第一柵介質層211和第二柵介質層221。
[0044]所述第一偽柵極213和第二偽柵極223的材料可以是非晶硅。本實施例中，所述第一偽柵極213包括第一多晶娃層213a、位于第一多晶娃層213a表面的摻雜有防擴散離子的第一摻雜多晶硅層213b和第一非晶硅層213c ;所述第二偽柵極223包括第二多晶硅層223a、位于多第二晶硅層223a表面的摻雜有防擴散離子的第二摻雜多晶硅層223b和第二非晶硅層223c。
[0045]所述第一摻雜多晶硅層213b和第二摻雜多晶硅層223b內摻雜的防擴散離子包括C、Ge、As、P或B等。上述防擴散離子能夠與娃原子形成聯(lián)合體，能夠有效降低娃中的間隙，避免后續(xù)對PMOS區(qū)域上的第一金屬柵極進行退火時，氧原子滲入到NMOS區(qū)域上的第二偽柵極底部。
[0046]所述第一摻雜多晶硅層213b和第二摻雜多晶硅層223b內摻雜的防擴散離子的濃度為 0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。
[0047]形成所述第一柵介質層211和第二柵介質層221、第一蓋帽層212和第二蓋帽層222、第一偽柵極213和第二偽柵極223的方法包括:在所述半導體襯底100表面依次形成柵介質材料層、蓋帽材料層、偽柵極材料層；刻蝕所述偽柵極材料層、蓋帽材料層和柵介質材料層，形成位于PMOS區(qū)域上的第一柵介質層211、第一蓋帽層212和第一偽柵極213，位于NMOS區(qū)域上的第二柵介質層221、第二蓋帽層222和第二偽柵極223。
[0048]請參考圖3，在所述第一柵介質層211、第一蓋帽層212以及第一偽柵極213側壁表面形成側墻300，在所述第二柵介質層221、第二蓋帽層222以及第二偽柵極223側壁表面形成側墻300 ;然后在所述第一偽柵極213兩側的PMOS區(qū)域內形成第一源漏極301，在第二偽柵極223兩側的NMOS區(qū)域內形成第二源漏極302。
[0049]所述側墻300的材料可以為氮化硅、氧化硅或氮化硅與氧化硅的疊層結構。
[0050]形成所述側墻300之后，以所述第一偽柵極213及其兩側的側墻300為掩膜，對所述第一偽柵極213兩側的半導體襯底100的PMOS區(qū)域內進行P型離子注入，并進行退火處理，形成第一源漏極301 ;以所述第二偽柵極223及其兩側的側墻300為掩膜，對所述第二偽柵極223兩側的半導體襯底100的NMOS區(qū)域進行N型離子注入，并進行退火處理，形成第二源漏極302。后續(xù)在所述PMOS區(qū)域上形成P型晶體管，在所述NMOS區(qū)域上形成N型晶體管。
[0051]請參考圖4，在所述半導體襯底100上形成介質層400，所述介質層400的表面與第一偽柵極213、第二偽柵極223的頂部表面齊平。
[0052]所述介質層400的材料為氧化硅、摻磷氧化硅、摻硼氧化硅等介質材料，也可以為低K介質材料或超低K介質材料，例如無定形碳、含硅氣凝膠等?？梢圆捎没瘜W氣相沉積工藝形成所述介質層400。本實施例中，在所述半導體襯底100上形成介質材料之后，對所述介質材料進行平坦化，形成介質層400，使所述介質層400的表面與第一偽柵極213和第二偽柵極223的頂部表面齊平。
[0053]請參考圖5，去除第一偽柵極213 (請參考圖4)，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽401。
[0054]本實施例中，采用干法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極213，具體的，在本發(fā)明的一個實施例中，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括HBr和Ar，其中，HBr的流速為1sccm ?lOOOsccm，Ar 的流速為 1sccm ?lOOOsccm。
[0055]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以采用濕法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極213，所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕溶液可以是四甲基氫氧化氨(TMAH)溶液或KOH溶液。
[0056]在去除所述第一偽柵極213之前，可以在所述NMOS區(qū)域上形成掩膜層，保護NMOS區(qū)域表面的第二偽柵極223，在去除所述第一偽柵極213之后，去除所述掩膜層。
[0057]在采用干法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極213的過程中，刻蝕氣體能夠與待刻蝕材料發(fā)生反應，產(chǎn)生不揮發(fā)的聚合物殘留在形成的凹槽401內，所以，本實施例中，在形成所述凹槽401之后，采用濕法清洗工藝，對所述凹槽401進行清洗，以去除所述殘留雜質。所述清洗溶液可以是HCl與H2O2的混合溶液或者NH4OH與H2O2的混合溶液等。
[0058]請參考圖6，在所述第一凹槽401 (請參考圖5)內形成第一功函數(shù)層411和位于所述第一功函數(shù)層411表面填充滿所述第一凹槽401的第一柵極412。
[0059]所述第一功函數(shù)層411和第一柵極412的形成方法包括:在所述第一凹槽401內壁表面以及介質層400、第二偽柵極223表面形成第一功函數(shù)材料層之后，在所述第一功函數(shù)材料層表面形成第一柵極材料層，所述第一柵極材料層填充滿第一凹槽401，然后以所述介質層400為停止層，對所述第一柵極材料層和第一功函數(shù)材料層進行平坦化，形成所述第一功函數(shù)層411和第一柵412。
[0060]可以采用化學氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或射頻物理氣相沉積工藝形成所述第一功函數(shù)材料層和第一柵極材料層。
[0061]本實施例中，所述第一功函數(shù)層411的材料為氮化鈦，用于調整PMOS晶體管的功函數(shù)。
[0062]在本發(fā)明的其他實施例中，所述第一功函數(shù)材料層411還可以采用其他本領域常用的用于調節(jié)PMOS功函數(shù)的材料，所述第一功函數(shù)材料層411可以是單層結構，也可以是多種材料層組成的堆疊結構。
[0063]所述第一柵極412的材料為鋁、銅、銀、鉑、鎢、氮化鎢、硅化物中的一種或幾種。本實施例中，所述第一柵極412的材料為Al。
[0064]請參考圖7，在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極412和第二偽柵極223表面被氧化。
[0065]所述第一退火處理過程中，氧原子與第一柵極412表面發(fā)生反應，在所述第一柵極412表面形成第一保護層413，同時所述氧原子還與第二偽柵極223表面反應形成第二保護層224。所述第一保護層413可以在后續(xù)去除第二偽柵極223、形成NMOS區(qū)域上的第二功函數(shù)層、第二柵極時進行化學機械研磨過程中，保護所述第一柵極412。
[0066]在本發(fā)明的其他實施例中，所述第二退火處理氣體氛圍還包括含氮氣體，可以使第一柵極412和第二偽柵極223表面同時被氮化。
[0067]本實施例中，所述第一退火處理在包含有N2O和NH3的氣體氛圍下進行，退火溫度為 600°C?1200°C，時間為 1ms ?1s0
[0068]所述第一退火處理可以采用爐管退火、尖峰退火、快速熱退火等退火工藝，所述退火的時間可以根據(jù)不同退火工藝進行調整。
[0069]所述第一退火處理形成的第一保護層413內包括氧化物和氮化物，本實施例中，所述第一柵極412的材料為Al，所述第一保護層413內包含氧化鋁和氮化鋁。
[0070]在進行第一退火處理過程中，所述氣體氛圍內的氧原子會滲入第二偽柵極223內，與第二偽柵極223內的硅反應形成氧化硅，不利于后續(xù)去除第二偽柵極223。
[0071]本實施例中，所述第二偽柵極223包括第二多晶硅層223a、位于第二多晶硅層223a表面的摻雜有防擴散離子的第二摻雜多晶硅層223b和第二非晶硅層223c。所述第二摻雜多晶硅層223b內的防擴散離子與硅原子形成的聯(lián)合體能夠有效降低硅中的間隙，從而阻止氧原子向下擴散至第二偽柵極223的底部，避免在去除所述第二偽柵極223之后形成的第二凹槽底部殘留氧化硅，影響后續(xù)形成的第二功函數(shù)層與第二柵極的質量。
[0072]請參考圖8，在氫氣氛圍下對第二偽柵極223進行第二退火處理后，去除所述第二偽柵極223 (請參考圖7)。
[0073]所述第二退火處理對第二偽柵極223進行，所以，在進行所述退火處理之前，在所述介質層400上形成掩膜層，所述掩膜層暴露出待刻蝕的第二偽柵極223的表面。所述掩膜層的材料可以是TiN、SiN, S1N等。在進行所述第二退火處理之后，去除所述掩膜層。
[0074]所述第二退火處理在氫氣氛圍下進行，所述氫氣為還原性氣體，能夠去除所述第二偽柵極223表面的第二保護層224(請參考圖7)內的氧原子。所述第二退火處理的溫度為 600°C?1200°C，時間為 1ms ?1s0
[0075]所述第二退火處理可以采用爐管退火、尖峰退火、快速熱退火等退火工藝，所述退火的時間可以根據(jù)不同退火工藝進行調整。
[0076]在去除第二偽柵極223的過程中，首先要去除所述第二偽柵極223頂部表面的第二保護層224，由于所述第二保護層224的主要成分為氧化硅，與介質層400的材料相同，在去除所述第二保護層224的過程中，會導致介質層400也受到損傷。
[0077]所述第二退火處理可以降低第二偽柵極223表面的第二保護層224內的氧化硅含量，后續(xù)在去除所述第二保護層224的過程中，降低對介質層400的損傷。
[0078]進行所述第二退火處理之后，去除所述第二保護層224以及第二偽柵極223。
[0079]可以采用濕法或干法刻蝕工藝去除所述第二保護層224，所述濕法刻蝕可以采用氫氟酸溶液，所述干法刻蝕工藝可以采用cf4、C2F6等含氟氣體。
[0080]然后采用干法刻蝕工藝去除所述第二偽柵極223，本實施例中，采用干法刻蝕工藝去除所述第二偽柵極223。
[0081]具體的，在本發(fā)明的一個實施例中，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括HBr和Ar，其中，HBr的流速為1sccm?lOOOsccm, Ar的流速為1sccm?lOOOsccm。
[0082]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以采用其他刻蝕氣體進行上述刻蝕，以去除所述第二偽柵極223。
[0083]本實施例中，去除所述第二偽柵極223之后，在NMOS區(qū)域上形成第二凹槽402，然后采用干法刻蝕工藝進行刻蝕后處理步驟，所述刻蝕后處理步驟主要用于去除之前干法刻蝕去除第二偽柵極223過程中產(chǎn)生的聚合物以及氧化物殘留。干法刻蝕工藝與濕法刻蝕工藝相比，能夠降低對介質層400和PMOS區(qū)域上的第一保護層413的損傷。
[0084]現(xiàn)有技術中，一般采用CF4進行上述刻蝕后處理步驟，但是CF4對第一保護層413具有較高的刻蝕率，容易使得所述第一保護層413被去除或者厚度下降，在后續(xù)進行化學機械研磨的過程中不足以保護第一柵極412。
[0085]本實施例中，采用CFjP Cl 2混合氣體進行干法刻蝕，以完成所述刻蝕后處理步驟，所述CFjP Cl 2混合氣體對于聚合物以及氧化硅的刻蝕速率大于第一保護層413的刻蝕速率，從而能夠降低對所述第一保護層413的損傷。所述0匕與Cl 2的氣體流量為比為80:20?65:35。在本發(fā)明的一個實施例中，所述CF4的氣體流量為75SCCm，Cl 2的流量為25sCCm。
[0086]請參考圖9，在所述第二凹槽402(請參考圖8)內形成第二功函數(shù)層421和位于所述第二功函數(shù)層421表面填充滿所述第二凹槽402的第二柵極422。
[0087]所述第二功函數(shù)層421的材料為TiAl，本發(fā)明的其他所述例中，所述第二功函數(shù)層421的材料還可以是TiC。在本發(fā)明的其他實施例中，所述第二功函數(shù)層421還可以采用其他本領域常用的用于調節(jié)NMOS晶體管功函數(shù)的材料。
[0088]所述第二柵極422的材料為鋁、銅、銀、鉑、鎢、氮化鎢、硅化物中的一種或幾種。本實施例中，所述第二柵極422的材料為Al。
[0089]所述第二功函數(shù)層421和第二柵極422的形成方法包括:在所述第二凹槽402內壁表面以及介質層400、第一保護層413表面形成第二功函數(shù)材料層之后，在所述第二功函數(shù)材料層表面形成第二柵極材料層，所述第二柵極材料層填充滿第二凹槽402，然后以所述介質層400為停止層，對所述第二柵極材料層和第二功函數(shù)材料層進行平坦化，形成所述第二功函數(shù)層421和第二柵422。
[0090]可以采用化學氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或射頻物理氣相沉積工藝形成所述第一功函數(shù)材料層和第一柵極材料層。
[0091]采用化學機械研磨工藝對所述第二柵極材料層和第二功函數(shù)材料層進行平坦化，所述第一保護層413在進行化學機械研磨的過程中保護所述第一柵極412，避免在所述第一柵極412表面形成凹陷等缺陷，從而提高形成的晶體管的性能。
[0092]本實施例中，在形成所述第二功函數(shù)層421和第二柵極422之后，所述第一柵極412表面還保留部分厚度的第一保護層413。
[0093]在本發(fā)明的其他實施例中，在形成所述第二功函數(shù)層421和第二柵極422的過程中，將所述第一保護層413完全去除。
[0094]本發(fā)明的實施例中，在半導體襯底的PMOS區(qū)域上形成第一柵介質層、第一蓋帽層以及第一偽柵極、在NMOS區(qū)域上形成第二柵介質層、第二蓋帽層以及第二偽柵極；然后在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與第一偽柵極、第二偽柵極的表面齊平；去除第一偽柵極后，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽；然后在第一凹槽內形成第一功函數(shù)層和第一柵極；隨后在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極和第二偽柵極表面被氧化；然后在去除第二偽柵極之前，在氫氣氛圍下對第二偽柵極進行第二退火處理，使得第二柵極表面被氧化形成的氧化物減少，這樣在去除第二偽柵極過程中，可以減少對介質層的損傷，從而提高形成的晶體管的性能，然后再在去除第二偽柵極形成的第二凹槽內形成第二功函數(shù)層和第二柵極，所述第一退火處理在第一柵極表面形成的氧化物能夠在形成第二功函數(shù)和第二柵極的過程中保護所述第一柵極。
[0095]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導體襯底，所述半導體襯底包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域； 形成覆蓋部分PMOS區(qū)域的第一柵介質層、位于第一柵介質層表面的第一蓋帽層以及位于第一蓋帽層表面的第一偽柵極，形成覆蓋部分NMOS區(qū)域的第二柵介質層、位于第二柵介質層表面的第二蓋帽層以及位于第二蓋帽層表面的第二偽柵極； 在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層的表面與第一偽柵極、第二偽柵極的表面齊平； 去除第一偽柵極，在PMOS區(qū)域上形成第一凹槽； 在所述第一凹槽內形成第一功函數(shù)層和位于所述第一功函數(shù)層表面填充滿所述第一凹槽的第一柵極； 在含氧氣氛下進行第一退火處理，使第一柵極和第二偽柵極表面被氧化； 在氫氣氛圍下對第二偽柵極進行第二退火處理； 去除所述第二偽柵極，在NMOS區(qū)域上形成第二凹槽； 在所述第二凹槽內形成第二功函數(shù)層和位于所述第二功函數(shù)層表面填充滿所述第二凹槽的第二柵極。2.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一偽柵極包括第一多晶娃層、位于第一多晶娃層表面的摻雜有防擴散離子的第一摻雜多晶娃層和第一非晶娃層；所述第二偽柵極包括第二多晶硅層、位于多第二晶硅層表面的摻雜有防擴散離子的第二摻雜多晶硅層和第二非晶硅層。3.根據(jù)權利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述摻雜多晶硅層內的防擴散離子包括C、Ge、As、P或B。4.根據(jù)權利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述防擴散離子的摻雜濃度范圍為 0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。5.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一退火處理的氣體氛圍還包括含氮氣體。6.根據(jù)權利要求5所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一退火處理在包含有N2O和NH3的氣體氛圍下進行。7.根據(jù)權利要求6所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一退火處理的溫度為 600°C?1200°C，時間為 1ms ?1s08.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二退火處理的溫度為 600°C?1200°C，時間為 1ms ?1s09.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在進行第二退火處理之前，形成暴露出第二偽柵極的掩膜層，所述掩膜層的材料為TiN、SiN或S1N。10.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述介質層之前，還包括:在所述第一偽柵極兩側的PMOS區(qū)域內形成第一源漏極，在所述第二偽柵極兩側的NMOS區(qū)域內形成第二源漏極。11.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝去除所述第一偽柵極和第二偽柵極。12.根據(jù)權利要求11所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝采用的氣體包括HBr和Ar，HBr的流速為1sccm?1000sccm，Ar的流速為1sccm?lOOOsccm。13.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在去除所述第一偽柵極之后，對所述第一凹槽進行濕法清洗。14.根據(jù)權利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述濕法清洗采用的清洗溶液包括HCl與H2O2的混合溶液或者NH 40H與H2O2的混合溶液。15.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在去除所述第二偽柵極之后，采用干法刻蝕工藝進行刻蝕后處理步驟。16.根據(jù)權利要求15所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述刻蝕后處理步驟采用的刻蝕氣體包括=CFjP Cl 2，其中0?4與Cl 2的氣體流量為比為80:20?65:35。17.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述第一柵介質層、第一蓋帽層、第一偽柵極、第二柵介質層、第二蓋帽層和第二偽柵極的方法包括:在所述半導體襯底表面依次形成柵介質材料層、蓋帽材料層、偽柵極材料層；刻蝕所述偽柵極材料層、蓋帽材料層和柵介質材料層，形成位于PMOS區(qū)域上的第一柵介質層、第一蓋帽層和第一偽柵極，位于NMOS區(qū)域上的第二柵介質層、第二蓋帽層和第二偽柵極。18.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一柵介質層和第二柵介質層的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁或硅氧化鉿，所述第一蓋帽層和第二蓋帽層的材料為TiN。19.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一功函數(shù)層的材料為TiN，第二功函數(shù)層的材料為TiAl或TiC。20.根據(jù)權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一柵極和第二柵極的材料包括鋁、銅、銀、鉑、鎢或氮化鎢。
【文檔編號】H01L21/28GK105826263SQ201510010128
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月8日
【發(fā)明人】張海洋, 黃瑞軒
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司