晶體管及其形成方法
【專利摘要】一種晶體管及其形成方法，晶體管包括：提供表面具有偽柵膜的襯底；刻蝕部分厚度的偽柵膜；刻蝕部分厚度的偽柵膜，形成第二初始偽柵層以及位于第二初始偽柵層表面的若干第一初始偽柵層，相鄰第二初始偽柵層之間形成第一開口；對(duì)第一初始偽柵層的側(cè)壁和位于第一開口底部的第二初始偽柵層進(jìn)行氧化，在第一初始偽柵層的側(cè)壁表面形成第一氧化層，使第一開口底部的第二初始偽柵層形成第二氧化層，剩余的第二初始偽柵層和第一初始偽柵層形成偽柵極，偽柵極的底部尺寸大于頂部尺寸；在襯底表面形成介質(zhì)層，介質(zhì)層暴露出偽柵極的頂部表面；去除偽柵極，在介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口；在第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)。所形成的晶體管性能改善。
【專利說明】
晶體管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管及其形成方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，促使集成電路中的半導(dǎo)體器件，尤其是 M0S(Metal Oxide Semiconductor，金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發(fā)展的微型化和集成化的要求，而晶體管器件是M0S器件中的重要組成部分之一。
[0003]對(duì)于晶體管器件來說，隨著晶體管的尺寸持續(xù)縮小，現(xiàn)有技術(shù)以氧化硅或氮氧化硅材料形成的柵介質(zhì)層時(shí)，已無法滿足晶體管對(duì)于性能的要求。尤其是以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層所形成的晶體管容易產(chǎn)漏電流以及雜質(zhì)擴(kuò)散等一系列問題，從而影響晶體管的閾值電壓，造成晶體管的可靠性和穩(wěn)定性下降。
[0004]為解決以上問題，提出了一種以高K柵介質(zhì)層和金屬柵構(gòu)成的晶體管，即高K金屬柵(HKMG，High K Metal Gate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K(介電常數(shù))材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)材料，以金屬材料或金屬化合物材料替代傳統(tǒng)的多晶硅柵極材料，形成金屬柵。所述高K金屬柵晶體管能夠在縮小尺寸的情況下，能夠減小漏電流，降低工作電壓和功耗，以此提高晶體管的性能。
[0005]然而，采用后柵工藝形成的高K柵金屬柵晶體管形貌不佳、性能差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管及其形成方法，所形成的晶體管性能改善。
[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:提供襯底，所述襯底表面具有偽柵膜；刻蝕部分厚度的偽柵膜，形成第二初始偽柵層以及位于第二初始偽柵層表面的若干第一初始偽柵層，相鄰第二初始偽柵層之間形成第一開口；對(duì)所述第一初始偽柵層的側(cè)壁和位于第一開口底部的第二初始偽柵層進(jìn)行氧化，在第一初始偽柵層的側(cè)壁表面形成第一氧化層，使第一開口底部的第二初始偽柵層形成第二氧化層，未被氧化的第二初始偽柵層和第一初始偽柵層形成偽柵極，所述偽柵極的底部尺寸大于頂部尺寸；在所述偽柵極的側(cè)壁形成側(cè)墻；在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)；在所述襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵極的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口；在所述第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口側(cè)壁和底部表面的柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面且填充滿第二開口的柵極層。
[0008]可選的，所述第二初始偽柵層的厚度為10埃?30埃。
[0009]可選的，所述第二初始偽柵層的厚度為第一氧化層厚度的1/2。
[0010]可選的，所述第一氧化層的厚度為10埃?30埃。[〇〇11]可選的，在形成所述側(cè)墻之前，去除所述第一氧化層，所述側(cè)墻形成于偽柵極暴露出的表面。
[0012] 可選的，在去除所述第一氧化層時(shí)，去除所述第二氧化層，并暴露出襯底表面。
[0013] 可選的，還包括:在形成所述側(cè)墻之后，在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜P型離子或N型離子，形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0014] 可選的，所述應(yīng)力層的形成步驟包括:在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成第三開口；采用選擇性外延沉積工藝在所述第三開口內(nèi)形成應(yīng)力層。
[0015] 可選的，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺，所述源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)摻雜由P型離子；所述應(yīng)力層的材料為碳化硅，所述源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)摻雜由N型離子。
[0016] 可選的，在形成所述側(cè)墻之后，去除所述第二氧化層，并暴露出襯底表面。
[0017] 可選的，還包括:在形成側(cè)墻之前，在偽柵極和第一氧化層兩側(cè)的襯底內(nèi)形成輕摻雜區(qū)。
[0018] 可選的，所述偽柵膜和襯底之間還具有偽柵介質(zhì)膜；在形成第一氧化層之后，以所述偽柵極為掩膜，刻蝕所述偽柵介質(zhì)膜直至暴露出襯底表面為止，形成偽柵介質(zhì)層；在去除所述偽柵極之后，去除所述偽柵介質(zhì)層，暴露出第二開口底部的襯底表面。
[0019] 可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟包括:在所述介質(zhì)層表面以及第二開口的側(cè)壁和底部表面形成柵介質(zhì)膜；在所述柵介質(zhì)膜表面形成填充滿第二開口的柵極膜；平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出介質(zhì)層表面為止，形成柵極層和柵介質(zhì)層。
[0020] 可選的，還包括:在形成柵介質(zhì)膜之前，在第二開口的底部表面形成屏蔽介質(zhì)層； 所述屏蔽介質(zhì)層的材料為氧化硅或氮氧化硅；所述屏蔽介質(zhì)層的形成工藝為熱氧化工藝、 氮化氧化工藝、化學(xué)氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝； 所述屏蔽氧化層的厚度為5埃?10埃。
[0021] 可選的，在形成所述柵極膜之前，在所述柵介質(zhì)膜表面形成覆蓋層；在所述覆蓋層表面形成阻擋層；在所述阻擋層表面形成功函數(shù)層；在所述功函數(shù)層表面形成柵極膜。
[0022] 可選的，所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；在阻擋層表面形成第一功函數(shù)層之后，去除第二區(qū)域的部分第一功函數(shù)層，直至暴露出阻擋層表面為止；在去除第二區(qū)域的部分第一功函數(shù)層之后，在阻擋層和第一功函數(shù)層表面形成第二功函數(shù)層；在所述第二功函數(shù)層表面形成柵極膜。
[0023] 可選的，還包括:在形成柵極膜之前，去除第一區(qū)域的部分第二功函數(shù)層。
[0024] 可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為高k介質(zhì)材料，所述高k介質(zhì)材料的介電系數(shù)大于或等于4 ;所述柵極層的材料為金屬，所述金屬包括銅或鋁。
[0025] 可選的，所述襯底為平面基底，所述偽柵層位于所述平面基底表面；或者，所述襯底包括:基底、位于基底表面的鰭部以及位于基底表面的隔離層，所述隔離層覆蓋部分鰭部的側(cè)壁表面，且所述隔離層的表面低于所述鰭部的頂部表面。
[0026]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用上述任一項(xiàng)方法所形成的晶體管，包括:襯底；位于襯底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層內(nèi)第二開口，所述第二開口的底部尺寸大于頂部尺寸；位于所述第二開口內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口側(cè)壁和底部表面的柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面且填充滿第二開口的柵極層；位于所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻； 位于所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻兩側(cè)襯底內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明的形成方法中，在刻蝕部分厚度的偽柵極膜之后，形成第二初始偽柵層，而第二初始偽柵層表面具有若干第一初始偽柵層，相鄰第一初始偽柵層之間形成第一開口。 對(duì)第一初始偽柵層的側(cè)壁以及第一開口底部的第二初始偽柵層進(jìn)行氧化，能夠在第一初始偽柵層側(cè)壁表面形成第一氧化層，使第一開口底部的第二初始偽柵層形成第二氧化層。由于所述氧化工藝在各方向上的氧化速率相同，在所述第一初始偽柵層側(cè)壁到第二初始偽柵層表面的拐角處，所述氧化工藝在垂直于襯底表面和平行于襯底表面的方向上均具有氧化速率；因此，能夠使所形成的第一氧化層和第二氧化層的連接處與偽柵極之間的接觸界面相對(duì)于襯底表面具有傾斜角度，而且，所形成的偽柵極的底部尺寸大于頂部尺寸。當(dāng)后續(xù)于襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)了之后，去除介質(zhì)層內(nèi)的偽柵極并在介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口，所述第二開口的底部尺寸大于頂部尺寸，且所述第二開口底部與側(cè)壁構(gòu)成的頂角相對(duì)于第二開口的側(cè)壁凸起；當(dāng)在所述第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠使柵極結(jié)構(gòu)的材料充分填充于所述第二開口底部凸起的頂角內(nèi)，所述凸起的頂角內(nèi)所填充的柵極結(jié)構(gòu)材料較多，有利于避免所述柵極結(jié)構(gòu)在所述第二開口側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處形成空隙，而且能夠避免在所述第二開口的側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處使得柵介質(zhì)層或柵極層的材料厚度過薄。因此，所述柵極層到襯底之間的閾值電壓均衡，所形成的晶體管性能穩(wěn)定。
[0029]進(jìn)一步，所述第二初始偽柵層的厚度為10埃?30埃。所述第二初始偽柵層的厚度較薄，有利于通過氧化工藝使第二開口底部的第二初始偽柵層完全轉(zhuǎn)化為第二氧化層， 因此，所述襯底上不會(huì)保留部分厚度的偽柵膜，能夠避免所形成的相鄰無偽柵極底部之間由剩余的偽柵膜連接，從而避免后續(xù)形成的相鄰柵極層之間發(fā)生電連接。
[0030]進(jìn)一步，所述第二初始偽柵層的厚度為第一氧化層厚度的1/2。所述第一氧化層形成于第一初始偽柵層的側(cè)壁表面，而且事實(shí)上第一初始偽柵層的側(cè)壁與所述第二初始偽柵層同時(shí)進(jìn)行氧化；由于所述第二初始偽柵層的厚度小于所形成的第一氧化層的厚度，因此能夠保證所述氧化工藝能夠完全將第一開口底部的第二初始偽柵層轉(zhuǎn)化為第二氧化層，從而避免后續(xù)所形成的相鄰柵極層底部由剩余的偽柵膜引起電連接而短路。
[0031]進(jìn)一步，在形成所述側(cè)墻之前，去除所述第一氧化層，所述側(cè)墻形成于偽柵極暴露出的表面。由于所述偽柵極的底部尺寸大于頂部尺寸，而且，由所述第二初始偽柵層形成的部分偽柵極側(cè)壁、相對(duì)于由所述第一初始偽柵層形成的部分偽柵極側(cè)壁突出；當(dāng)去除所述第一氧化層之后再形成所述側(cè)墻時(shí)，能夠使位于第一初始偽柵層側(cè)壁表面的側(cè)墻厚度較厚，而位于第二初始偽柵層側(cè)壁表面的側(cè)墻厚度較??；在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成應(yīng)力層之后，能夠使所述應(yīng)力層到所述偽柵極底部的距離較小，即所述應(yīng)力層到后續(xù)形成的柵極層底部的距離較??；從而使所述應(yīng)力層能夠?qū)ξ挥跂艠O層底部的溝道區(qū)提供更大的應(yīng)力，有利于減少短溝道效應(yīng)、提供晶體管的工作電流、提高晶體管的性能。
[0032]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述第二開口的底部尺寸大于頂部尺寸，且所述第二開口底部與側(cè)壁構(gòu)成的頂角相對(duì)于第二開口的側(cè)壁凸起，因此，位于第二開口內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)的材料能夠充分填充于所述第二開口底部凸起的頂角內(nèi)，所述凸起的頂角內(nèi)所填充的柵極結(jié)構(gòu)材料較多，有利于避免所述柵極結(jié)構(gòu)在所述第二開口側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處形成空隙， 而且能夠避免在所述第二開口的側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處的柵介質(zhì)層或柵極層的材料厚度過薄。因此，所述柵極層到襯底之間的閾值電壓均衡，所形成的晶體管性能穩(wěn)定?！靖綀D說明】
[0033]圖1至圖3是本發(fā)明實(shí)施例以后柵工藝形成高K金屬柵晶體管的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4至圖15是本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0035]如【背景技術(shù)】所述，采用后柵工藝形成的高K柵金屬柵晶體管形貌不佳、性能不良。
[0036]具體請(qǐng)參考圖1至圖3,圖1至圖3是本發(fā)明實(shí)施例以后柵工藝形成高K金屬柵晶體管的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]請(qǐng)參考圖1，提供襯底100,所述襯底100表面具有偽柵層101 ;在所述襯底100表面形成介質(zhì)層102,所述介質(zhì)層102覆蓋所述偽柵層101的側(cè)壁，且所述介質(zhì)層102暴露出所述偽柵層101的頂部表面。
[0038]請(qǐng)參考圖2,去除所述偽柵層101 (如圖1所示)，在所述介質(zhì)層102內(nèi)形成開口 103〇
[0039]請(qǐng)參考圖3,在所述介質(zhì)層102表面、以及所述開口 103的側(cè)壁和底部表面形成柵介質(zhì)膜104 ;在所述柵介質(zhì)膜104表面形成覆蓋膜105 ;在所述覆蓋膜105表面形成阻擋膜 106 ;在所述阻擋膜106表面形成功函數(shù)膜107 ;在所述功函數(shù)膜107表面形成柵極膜108。
[0040]后續(xù)通過對(duì)所述柵極膜108、功函數(shù)膜107、阻擋膜106、覆蓋膜105和柵介質(zhì)膜 104進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝直至暴露出介質(zhì)層102表面，以在開口 103內(nèi)形成柵極層、功函數(shù)層、阻擋層、覆蓋層和柵介質(zhì)層。其中，所述覆蓋層用于阻止后續(xù)形成的功函數(shù)層或柵極層的材料向柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散；所述覆蓋膜用于在形成功函數(shù)膜時(shí)，作為刻蝕停止層。
[0041]然而，隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷縮小、器件密度不斷提高，所形成的偽柵層投影于襯底表面的尺寸也相應(yīng)縮小，而所述偽柵極層101的厚度不會(huì)隨之減小，以保證所形成的柵極層具有足夠的厚度，使所形成的晶體管的閾值電壓符合技術(shù)需求。因此，當(dāng)去除所述偽柵極層101之后，所述開口 103的深寬比較大，使得形成所述柵極膜105、功函數(shù)膜 107、阻擋膜106、覆蓋膜105和柵介質(zhì)膜104的難度較大，不僅容易使所形成的柵極膜108、 功函數(shù)膜107、阻擋膜106、覆蓋膜105和柵介質(zhì)膜104的厚度不均勻，而且容易使所形成的柵極膜105、功函數(shù)膜107、阻擋膜106、覆蓋膜105或柵介質(zhì)膜104覆蓋能力變差。由于所形成的柵極膜108、功函數(shù)膜107、阻擋膜106、覆蓋膜105或柵介質(zhì)膜104的覆蓋所述開口 103的側(cè)壁和底部表面的能力變差、且厚度不均勻，容易導(dǎo)致形成于開口 103內(nèi)的柵極層襯底100之間的閾值電壓不均衡。
[0042]以位于所述功函數(shù)膜107和覆蓋膜105之間的阻擋膜106為例，由于所述阻擋膜 106的材料通常為氮化鉭、鉭或鉭鋁合金，所述阻擋膜106的形成工藝通常為物理氣相沉積工藝，而所述物理氣相沉積工藝形成的阻擋膜106階梯覆蓋能力較差，因此容易使形成于開口 103側(cè)壁和底部表面的阻擋膜106的厚度不均勻，且容易在開口 103側(cè)壁和底部的拐角處使所形成的阻擋膜106厚度較??；而且，位于所述開口 103的側(cè)壁和底部的拐角處的阻擋膜106與所述覆蓋膜105之間容易形成空隙。由于所述覆蓋膜105無法充分填充于所述開口 103側(cè)壁和底部之間的拐角處，使得后續(xù)形成于所述阻擋膜106表面的功函數(shù)膜107 和柵極膜108與阻擋膜106之間的接觸性能變差，則形成于開口 103內(nèi)的柵極層邊緣與中心到襯底100之間的閾值電壓存在差異，則所形成的晶體管的性能不穩(wěn)定、均一性較差、可靠性較低。
[0043]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管及其形成方法。其中，在刻蝕部分厚度的偽柵極膜之后，形成第二初始偽柵層，而第二初始偽柵層表面具有若干第一初始偽柵層， 相鄰第一初始偽柵層之間形成第一開口。對(duì)第一初始偽柵層的側(cè)壁以及第一開口底部的第二初始偽柵層進(jìn)行氧化，能夠在第一初始偽柵層側(cè)壁表面形成第一氧化層，使第一開口底部的第二初始偽柵層形成第二氧化層。由于所述氧化工藝在各方向上的氧化速率相同，在所述第一初始偽柵層側(cè)壁到第二初始偽柵層表面的拐角處，所述氧化工藝在垂直于襯底表面和平行于襯底表面的方向上均具有氧化速率；因此，能夠使所形成的第一氧化層和第二氧化層的連接處與偽柵極之間的接觸界面相對(duì)于襯底表面具有傾斜角度，而且，所形成的偽柵極的底部尺寸大于頂部尺寸。當(dāng)后續(xù)于襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)了之后，去除介質(zhì)層內(nèi)的偽柵極并在介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口，所述第二開口的底部尺寸大于頂部尺寸，且所述第二開口底部與側(cè)壁構(gòu)成的頂角相對(duì)于第二開口的側(cè)壁凸起；當(dāng)在所述第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠使柵極結(jié)構(gòu)的材料充分填充于所述第二開口底部凸起的頂角內(nèi)，所述凸起的頂角內(nèi)所填充的柵極結(jié)構(gòu)材料較多，有利于避免所述柵極結(jié)構(gòu)在所述第二開口側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處形成空隙，而且能夠避免在所述第二開口的側(cè)壁和底部所構(gòu)成的拐角處使得柵介質(zhì)層或柵極層的材料厚度過薄。因此，所述柵極層到襯底之間的閾值電壓均衡，所形成的晶體管性能穩(wěn)定。
[0044]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0045]圖4至圖15是本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]請(qǐng)參考圖4,提供襯底200,所述襯底200表面具有偽柵膜201。
[0047]本實(shí)施例中，所述襯底200具有第一區(qū)域I和第二區(qū)域II ;所述第一區(qū)域I和第二區(qū)域II能夠相鄰或不相鄰。本實(shí)施例中，所述第一區(qū)域I和第二區(qū)域II相鄰，且所述第一區(qū)域I和第二區(qū)域II之間的襯底200內(nèi)具有隔離層(未標(biāo)示)進(jìn)行隔離，所述隔離層的材料為氧化硅、氮氧化硅或低K介質(zhì)材料(介電常數(shù)為2.5?3.9的材料)。
[0048]在本實(shí)施例中，所述襯底200的第一區(qū)域I用于形成PM0S晶體管，所述襯底200 的第二區(qū)域II用于形成NM0S晶體管。在另一實(shí)施例中，所述襯底200的第一區(qū)域I用于形成核心器件，所述襯底200的第二區(qū)域II用于形成外圍器件，例如輸入輸出(I/O)器件； 所述第二區(qū)域II的器件密度低于所述第一區(qū)域I的器件密度。
[0049]在一實(shí)施例中，所述襯底200為平面基底；所述襯底200為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(G0I)襯底、玻璃襯底或II1-V族化合物襯底(例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等)；所述襯底200內(nèi)的隔離層形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu) (Shallow Trench Isolat1n，簡(jiǎn)稱 STI)〇
[0050]在另一實(shí)施例中，所述襯底200包括:基底、位于基底表面的鰭部以及位于基底表面的隔離層，所述隔離層覆蓋部分鰭部的側(cè)壁表面，且所述隔離層的表面低于所述鰭部的頂部表面。后續(xù)形成的偽柵層橫跨于所述鰭部上，而且，所述偽柵層還覆蓋部分所述鰭部頂部和側(cè)壁表面，則后續(xù)以柵極層替代所述偽柵極層之后，所述柵極層也能夠橫跨于所述鰭部表面、且覆蓋部分所述鰭部頂部和側(cè)壁表面。
[0051]在一實(shí)施例中，所述基底和鰭部能夠由半導(dǎo)體襯底刻蝕形成；所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底；通過刻蝕部分所述半導(dǎo)體襯底，能夠在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成若干溝槽，相鄰溝槽之間的半導(dǎo)體襯底形成鰭部，而且位于鰭部底部的半導(dǎo)體襯底形成基底。
[0052]在另一實(shí)施例中，所述鰭部還能夠通過外延工藝形成于基底表面；所述基底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(G0I)襯底；所述鰭部的材料為娃、娃鍺、鍺或碳化娃。
[0053]所述偽柵膜201用于形成偽柵層，所述偽柵層用于為后續(xù)形成的柵極層和柵介質(zhì)層占據(jù)空間和位置，后續(xù)需要以高k介質(zhì)材料的柵介質(zhì)層、以及金屬材料的柵極層替代所述偽柵層。
[0054]所述偽柵膜201的材料為多晶硅、無定形硅、無定形碳或氮化硅；所述偽柵膜201 的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述偽柵膜201 的厚度為500埃?1500埃，所述偽柵膜201的厚度決定了后續(xù)所形成的柵極層的厚度。
[0055]在本實(shí)施例中，在形成偽柵膜201之前，在襯底200表面形成偽柵介質(zhì)膜202 ; 在所述偽柵介質(zhì)膜202表面形成所述偽柵膜201。所述偽柵介質(zhì)膜202的材料為氧化娃；所述偽柵介質(zhì)膜202的形成工藝為熱氧化工藝、ISSG(原位蒸汽生成，In-Situ Steam Generat1n)氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。所述偽柵介質(zhì)膜202用于形成偽柵介質(zhì)層，當(dāng)后續(xù)形成介質(zhì)層之后，去除偽柵層時(shí)，所述偽柵介質(zhì)層能夠用于保護(hù)層襯底表面，避免去除偽柵層的刻蝕工藝對(duì)襯底造成過度損傷，從而保證了所形成的晶體管的性能穩(wěn)定。
[0056]請(qǐng)參考圖5,在所述偽柵膜201表面形成掩膜層203。
[0057]所述掩膜層203定義了需要形成柵極層的對(duì)應(yīng)區(qū)域位置。
[0058]在本實(shí)施例中，所述掩膜層203的材料為氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種；所述掩膜層203的厚度為10埃?200埃。所述掩膜層203 的形成工藝包括:在所述偽柵極膜201表面形成掩膜材料膜；在所述掩膜材料膜表面形成圖形化層，所述圖形化層覆蓋需要形成偽柵層201a的對(duì)應(yīng)區(qū)域；以所述圖形化層為掩膜， 刻蝕所述掩膜材料膜，直至暴露出偽柵膜201表面為止，形成掩膜層203。
[0059]其中，所述掩膜材料膜的形成工藝為原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝；所述圖形化層能夠?yàn)閳D形化的光刻膠層，也能夠?yàn)椴捎枚嘀貓D形掩膜工藝形成的掩膜，例如自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形(Self-Aligned Double Patterning，簡(jiǎn)稱 SADP)掩膜。
[0060]在另一實(shí)施例中，所述掩膜層203為圖形化層。所述圖形化層能夠?yàn)閳D形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層的形成步驟包括:在所述偽柵極膜201表面涂布光刻膠膜；對(duì)所述光刻膠膜進(jìn)行曝光顯影工藝，使所述光刻膠膜圖形化，形成光刻膠層。所述圖形化層還能夠采用多重圖形掩膜工藝形成，例如自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形(Self-Aligned Double Patterning，簡(jiǎn)稱 SADP)工藝。
[0061]請(qǐng)參考圖6,以所述掩膜層203為掩膜，刻蝕部分厚度的偽柵膜201 (如圖5所示)，形成第二初始偽柵層203b以及位于第二初始偽柵層203b表面的若干第一初始偽柵層 203a，相鄰第一初始偽柵層203a之間形成第一開口 204。
[0062]刻蝕所述偽柵膜201的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。在本實(shí)施例中，所述偽柵膜201的材料為多晶硅，所述各向異性的干法刻蝕工藝的參數(shù)包括:刻蝕氣體包括碳氟氣體、02、Ar、He、N2中的一種或幾種，刻蝕氣體的流量為50sccm?lOOOsccm，氣體壓力為lmtorr?50mtorr，偏置電壓為10V?800V，功率為100W?800W，溫度為40°C?200°C;所述碳氟氣體包括CF4、C3FS、C4FS、CH2F2、CH3F、CHF3中的一種或多種。
[0063]所形成的第一初始偽柵層203a以及位于所述第一初始偽柵層203a底部的部分第二初始偽柵層203b用于形成偽柵極，所述偽柵極為后續(xù)形成的柵極結(jié)構(gòu)占據(jù)空間位置。而位于第一開口 204底部的部分偽柵膜201未被刻蝕去除，并形成第二初始偽柵層230b，而且，所述位于第一開口 204底部的部分第二初始偽柵層230b在后續(xù)被完全氧化并轉(zhuǎn)化為第二氧化層，而所述第二氧化層與后續(xù)形成于第一初始偽柵層230a側(cè)壁表面的第一氧化層需要被去除。
[0064]為了保證后續(xù)的氧化工藝能夠完全將第一開口 204底部的第二初始偽柵層203b 轉(zhuǎn)化為第二氧化層，所述第二初始偽柵層203b的厚度需要小于后續(xù)需要形成于第一初始偽柵層230a側(cè)壁表面的第一氧化層厚度，以便保證在形成足夠厚度的第一氧化層之后，第一開口 204底部的第二初始偽柵層203b能夠完全轉(zhuǎn)化為第二氧化層。
[0065]在本實(shí)施例中，所述第二初始偽柵層203b的厚度為后續(xù)形成的第一氧化層厚度的1/2,從而保證了后續(xù)形成第一氧化層和第二氧化層的氧化工藝在形成足夠厚度的第一氧化層時(shí)，能夠?qū)⑽挥诘谝婚_口 204底部的第二初始偽柵層203a完全轉(zhuǎn)化為第二氧化層； 而且，能夠避免所述氧化工藝對(duì)襯底200表面造成過多氧化，保證了后續(xù)去除第二氧化層之后，所述襯底200表面的形貌良好。在本實(shí)施例中，所述第二初始偽柵層203b的厚度為 10埃?30埃。
[0066]請(qǐng)參考圖7,對(duì)所述第一初始偽柵層203a的側(cè)壁和位于第一開口 204底部的第二初始偽柵層203b (如圖6所示)進(jìn)行氧化，在第一初始偽柵層203a的側(cè)壁表面形成第一氧化層205,使第一開口 204底部的第二初始偽柵層203b形成第二氧化層206,未被氧化的第二初始偽柵層203b和第一初始偽柵層203a形成偽柵極230,所述偽柵極230的底部尺寸大于頂部尺寸。
[0067]在本實(shí)施例中，所述偽柵膜201的材料為多晶硅，所形成的第一氧化層205和第二氧化層206的材料為氧化硅。所述氧化工藝為熱氧化工藝或化學(xué)氧化工藝。在本實(shí)施例中， 所述氧化工藝為熱氧化工藝，所述熱氧化工藝的參數(shù)包括:反應(yīng)溫度700°C?1000°C，反應(yīng)氣氛為〇2氣體或〇 2和N 2混合氣體，反應(yīng)氣壓為大氣壓；所形成的第一氧化層205的厚度為 20埃?100埃。
[0068]本實(shí)施例中，所述第一氧化層205的厚度為10埃?30埃；而所述第二氧化層206 的厚度即所述第二初始偽柵層203b被完全氧化之后的厚度。由于位于第一開口 204底部的部分第二初始偽柵層203b被完全氧化，從而能夠避免相鄰偽柵極230底部之間存在殘留的偽柵膜201材料，以此避免后續(xù)形成的相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間因殘留的偽柵膜201材料而發(fā)生短接。
[0069]在本實(shí)施例中，由于所述偽柵膜201與襯底200之間具有偽柵介質(zhì)膜202,因此，在所述氧化工藝之后，所形成的第二氧化層206位于所述偽柵介質(zhì)膜202表面。
[0070]由于所述氧化工藝各向同性，即在各個(gè)方向上均具有相近的氧化速率，因此，所述氧化工藝能夠同時(shí)以垂直于第一初始偽柵層203a側(cè)壁表面、以及垂直于第二初始偽柵層 203b表面的方向進(jìn)行氧化。而在所述第一初始偽柵層203a和第二初始偽柵層203b交接的拐角處，所述氧化硅工藝能夠在垂直以及平行于襯底200表面的方向上均具有氧化速率分量；從而，在所形成的第二氧化層206與第一氧化層205的交接處，所述第二氧化層206的側(cè)壁相接于所述第一氧化層205和第一初始偽柵層203a之間的接觸界面，且所述第二氧化層206的側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面傾斜，而所形成的第二氧化層206與未被氧化的第二初始偽柵層203b的交接界面相對(duì)于襯底200表面呈銳角；因此，未被氧化硅的部分第二初始偽柵層203b的底部尺寸大于頂部尺寸，且未被氧化的部分第二初始偽柵層203b側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面傾斜，而且，未被氧化的第二初始偽柵層203b的側(cè)壁相對(duì)于第一初始偽柵層203a的側(cè)壁突出，即所形成的偽柵極230的底部尺寸大于頂部尺寸。
[0071]由于所形成的偽柵極230的底部尺寸大于頂部尺寸，當(dāng)后續(xù)去除所述偽柵極230 之后，形成于介質(zhì)層內(nèi)的第二開口底部尺寸大于底部尺寸，且第二開口底部的側(cè)壁相對(duì)于頂部的側(cè)壁凹陷；后續(xù)在所述第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠在所述第二開口的側(cè)壁和底部的拐角處形成厚度更厚的柵介質(zhì)層或覆蓋層，從而避免因第二開口深寬比過大，而使所述第二開口側(cè)壁和底部的拐角處所形成的柵介質(zhì)層、覆蓋層或阻擋層的厚度過薄的問題，從而保證了所形成的柵極層與襯底之間的閾值電壓穩(wěn)定，則所形成的晶體管性能穩(wěn)定、 可靠性提尚。
[0072]請(qǐng)參考圖8,在偽柵極230和第一氧化層205兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成輕摻雜區(qū)207。
[0073]在本實(shí)施例中，在形成后續(xù)的側(cè)墻之前，在所述襯底200內(nèi)形成輕摻雜區(qū)207。所述輕摻雜區(qū)207內(nèi)的摻雜離子與后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子類型相同；所述輕摻雜區(qū)207用于抑制后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子發(fā)生擴(kuò)散，避免產(chǎn)生短溝道效應(yīng)， 抑制漏電流，提尚晶體管性能。
[0074]所述輕摻雜區(qū)207的形成工藝為離子注入工藝，所注入的離子為P型離子或N型離子。在所述離子注入工藝中，所述第二氧化層206能夠用于保護(hù)襯底200,避免所述襯底 200表面受到離子損傷。在本實(shí)施例中，所述第二氧化層206與襯底200之間還具有偽柵介質(zhì)膜202,所述偽柵介質(zhì)膜202能夠與第二氧化層206共同用于保護(hù)所述襯底200表面。
[0075]請(qǐng)參考圖9,去除所述第一氧化層205 (如圖8所示)。
[0076]在本實(shí)施例中，在后續(xù)形成側(cè)墻之前，去除所述第一氧化層205,使得后續(xù)形成的側(cè)墻直接位于所述偽柵極230的側(cè)壁表面，則能夠使后續(xù)形成的應(yīng)力層到偽柵極230的距離減小，有利于提高溝道區(qū)的應(yīng)力，以提高晶體管的性能。在其它實(shí)施例中，還能夠不去除所述第一氧化層205,后續(xù)形成的側(cè)墻位于所述第一氧化層205的表面。
[0077]在去除所述第一氧化層205時(shí)，去除所述第二氧化層206 (如圖8所示)，并暴露出襯底200表面。去除所述第一氧化層205和第二氧化層206的工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝；所述干法刻蝕工藝為各向同性的刻蝕工藝。
[0078]在本實(shí)施例中，所述第二氧化層206和襯底200之間還具有偽柵介質(zhì)膜202 (如圖 8所示)；所述偽柵介質(zhì)膜202的材料為氧化硅，在去除所述第一氧化層205和第二氧化層 206之后，還去除位于第二氧化層206底部的偽柵介質(zhì)膜202,并暴露出襯底200表面。在去除所述第一氧化層205之后，以所述偽柵極230為掩膜，刻蝕所述偽柵介質(zhì)膜202直至暴露出襯底200表面為止，形成偽柵介質(zhì)層202a。
[0079]在一實(shí)施例中，去除所述第一氧化層205的工藝為濕法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸。在另一實(shí)施例中，去除所述第一氧化層205的工藝為干法刻蝕工藝，所述干法刻蝕工藝的氣體包括氯氣和溴化氫氣體中的一種或兩種混合，偏置電壓小于10V，偏置功率小于100W。
[0080]請(qǐng)參考圖10,在所述偽柵極230暴露出的側(cè)壁表面形成側(cè)墻208。
[0081]所述側(cè)墻208用于定義源區(qū)和漏區(qū)相對(duì)于偽柵極230的距離和位置。所述側(cè)墻 208的材料為SiN、S1N、S1BN、S1CN、Si02*的一種或多種組合；所述側(cè)墻208的厚度為 10埃?30埃。
[0082]所述側(cè)墻208的形成步驟包括:在襯底200、偽柵層201a和掩膜層203表面形成側(cè)墻膜；回刻蝕所述側(cè)墻膜直至暴露出掩膜層203和襯底200表面為止，形成側(cè)墻208。其中，所述側(cè)墻208的形成工藝為熱氧化工藝、原子層沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝中的一種或多種；所述回刻蝕工藝為各向異性的過刻蝕工藝。
[0083]在另一實(shí)施例中，在形成側(cè)墻之前，不去除所述第一氧化層205如圖8所示)，在所述第一氧化層205表面形成側(cè)墻；在形成所述側(cè)墻之后，去除所述第二氧化層，并暴露出襯底表面。
[0084]請(qǐng)參考圖11，在所述偽柵極230和側(cè)墻208兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0085]在所述偽柵極230和側(cè)墻208兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成應(yīng)力層209 ;在所述應(yīng)力層 209內(nèi)摻雜P型離子或N型離子，形成源區(qū)和漏區(qū)。所述應(yīng)力層209的形成步驟包括:在襯底200表面形成暴露出掩膜層203、側(cè)墻208以及偽柵極230兩側(cè)的部分襯底200表面的圖形化層；以所述圖形化層為掩膜，刻蝕所述襯底200,在所述偽柵極230和側(cè)墻208兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成第三開口；采用選擇性外延沉積工藝在所述第三開口內(nèi)形成應(yīng)力層209。
[0086]在本實(shí)施例中，由于在去除所述第一氧化層205(如圖8所示)之后，在偽柵極230 的側(cè)壁表面形成側(cè)墻208,在偽柵極230和側(cè)墻208兩側(cè)形成應(yīng)力層，由于去除了第一氧化層205,使得應(yīng)力層到偽柵極230的距離更近，能夠?qū)系绤^(qū)提供更大的應(yīng)力。而且，在所述偽柵極230中，由第二初始偽柵層203b (如圖6所示)構(gòu)成部分側(cè)壁、相對(duì)于由第一初始偽柵層203a(如圖6所示)構(gòu)成的部分側(cè)壁突出，即所述偽柵極230靠近底部的側(cè)壁突出與靠近頂部的側(cè)壁；則形成于第二初始偽柵層203b (如圖6所示)部分側(cè)壁表面的側(cè)墻 208厚度較薄，形成于第一初始偽柵層203a部分側(cè)壁表面的側(cè)墻208厚度較厚，形成于襯底 200內(nèi)的應(yīng)力層到偽柵極230底部的距離更小，使得溝道區(qū)能夠獲得更大的應(yīng)力，晶體管的性能得到進(jìn)一步提高。
[0087]其中，所述應(yīng)力層209的材料包括硅鍺或碳化硅；所述應(yīng)力層209的形成工藝為選擇性外延沉積工藝；而且，當(dāng)所形成的晶體管為PM0S晶體管時(shí)，所述應(yīng)力層209的材料為硅鍺，當(dāng)所形成的晶體管為NM0S晶體管時(shí)，所形成的應(yīng)力層209的材料為碳化硅。
[0088]在本實(shí)施例中，所述第一區(qū)域I用于形成PM0S晶體管，因此，第一區(qū)域I形成的應(yīng)力層209材料為硅鍺，且所述應(yīng)力層209內(nèi)需要摻雜P型離子可以形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0089]在本實(shí)施例中，所述第一區(qū)域I的第三開口的側(cè)壁與襯底200的頂部表面呈 “ 2 ”(Sigma，西格瑪)形，所述第一區(qū)域I的第三開口側(cè)壁具有頂角，所述頂角向偽柵極230 底部的襯底200內(nèi)延伸。所述襯底200表面的晶向?yàn)椤?00>或〈110>，所述第一區(qū)域I的第三開口形成工藝包括:形成覆蓋第二區(qū)域II的圖形化層，所述圖形化層暴露出第一區(qū)域 I的掩膜層203、側(cè)墻208以及偽柵極230兩側(cè)的部分襯底200表面；以所述圖形化層為掩膜，采用各向異性的干法刻蝕工藝在側(cè)墻208以及偽柵極230兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成初始開口，所述第二開口側(cè)壁相對(duì)于襯底200的頂部表面垂直；在所述各向異性的干法刻蝕工藝之后，采用各向異性的濕法刻蝕工藝刻蝕所述初始開口的側(cè)壁和底部，形成第三開口，使形成的第三開口側(cè)壁與襯底200的頂部表面呈“ 5: ”形。
[0090]在第一區(qū)域I的應(yīng)力層209材料為硅鍺，所述應(yīng)力層209的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。在一實(shí)施例中，在采用所述選擇性外延沉積工藝形成應(yīng)力層209時(shí)，還能夠以原位摻雜工藝在應(yīng)力層209內(nèi)摻雜P型離子。在另一實(shí)施例中，在形成應(yīng)力層209之后，采用離子注入工藝在所述偽柵極230兩側(cè)的應(yīng)力層209和部分襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)， 所注入的摻雜離子為P型離子。
[0091]本實(shí)施例中，所述第二區(qū)域II用于形成NM0S晶體管，因此，第二區(qū)域IE形成的應(yīng)力層209材料為碳化硅，且所述應(yīng)力層209內(nèi)需要摻雜N型離子以形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0092]所述第二區(qū)域II的第三開口側(cè)壁垂直于襯底200的表面；在所述第二區(qū)域II的第三開口形成工藝包括為各向異性的干法刻蝕工藝。在第二區(qū)域II的應(yīng)力層209材料為碳化硅，所述應(yīng)力層209的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。在一實(shí)施例中，在采用所述選擇性外延沉積工藝形成應(yīng)力層209時(shí)，以原位摻雜工藝在應(yīng)力層209內(nèi)摻雜N型離子。在另一實(shí)施例中，在形成應(yīng)力層209之后，采用離子注入工藝在所述偽柵極230兩側(cè)的應(yīng)力層 209和部分襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)，所注入的摻雜離子為N型離子。
[0093]當(dāng)所述源區(qū)和漏區(qū)采用離子注入工藝形成時(shí)，還能夠在形成應(yīng)力層209之后，去除所述側(cè)墻208 ;在去除所述側(cè)墻208之后，在所述偽柵極230的側(cè)壁表面形成第二側(cè)墻； 以所述第二側(cè)墻和掩膜層203為掩膜，在偽柵極230兩側(cè)的應(yīng)力層209和部分襯底200內(nèi)摻雜離子，以形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0094]由于在形成第三開口和應(yīng)力層209的過程中，暴露出的側(cè)墻208容易因受到損傷而減薄，繼而會(huì)造成所形成的源區(qū)和漏區(qū)到偽柵極230的距離過近，容易產(chǎn)生短溝道效應(yīng)， 因此，需要去除所述側(cè)墻208,并形成厚度尺寸更為精確的第二側(cè)墻，以精確控制源區(qū)和漏區(qū)到偽柵層的距離。
[0095]請(qǐng)參考圖12,在所述襯底200表面形成介質(zhì)層210,所述介質(zhì)層210暴露出所述偽柵極230的頂部表面。
[0096]所述介質(zhì)層210的形成步驟包括:在所述襯底200、側(cè)墻208和掩膜層203 (如圖 11所示)表面形成介質(zhì)膜；平坦化所述介質(zhì)膜和掩膜層203,直至暴露出偽柵極230的頂部表面為止。在本實(shí)施例中，所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
[0097]所述介質(zhì)層210的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介質(zhì)材料(介電常數(shù)為 2.5?3.9)或超低K介質(zhì)材料(介電常數(shù)小于2.5);形成所述介質(zhì)膜的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所形成的介質(zhì)膜的厚度大于或等于所述偽柵極230的厚度。
[0098]在本實(shí)施例中，為了使所述介質(zhì)膜的材料能夠充分填充于相鄰偽柵極230之間的溝槽內(nèi)，形成所述介質(zhì)膜的工藝為流體化學(xué)氣相沉積工藝(FCVD)，所形成的介質(zhì)膜的材料為氧化硅。在其它實(shí)施例中，形成所述介質(zhì)膜的工藝還能夠?yàn)楦呙芏鹊入x子體沉積工藝 (HDP)或高深寬比沉積工藝(HARP)。
[0099]在一實(shí)施例中，在形成所述介質(zhì)膜之前，在所述襯底200、源區(qū)、漏區(qū)和偽柵極230 表面形成停止層，所述介質(zhì)膜形成于所述停止層表面；所述停止層的材料與所述介質(zhì)膜的材料不同，所述停止層用于在后續(xù)形成柵極層之后，在源區(qū)和漏區(qū)表面形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)時(shí)，作為刻蝕工藝的停止層。所述平坦化工藝還去除位于偽柵極230頂部的部分停止層。所述停止層的材料為SiN、S1N、S1CN、S1BN中的一種或多種組合；所述停止層的厚度為10埃? 200埃；所述停止層的形成工藝包括原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。
[0100] 請(qǐng)參考圖13,去除所述偽柵極230 (如圖12所示)，在所述介質(zhì)層210內(nèi)形成第二開口 211〇[〇1〇1] 所述第二開口 211用于形成柵極結(jié)構(gòu)。去除所述偽柵極230的工藝為濕法刻蝕工藝或干刻蝕工藝，所述干法刻蝕工藝為各向同性的干法刻蝕或各向異性的干法刻蝕，所述濕法刻蝕為各向同性的濕法刻蝕。
[0102]本實(shí)施例中，所述偽柵極230的材料為多晶硅，所述干法刻蝕的刻蝕氣體包括氯氣和溴化氫氣體中的一種或兩種混合；所述濕法刻蝕的刻蝕液包括硝酸溶液和氫氟酸溶液中的一種或兩種混合。
[0103]在本實(shí)施例中，所述偽柵極230與襯底200之間還具有為偽柵介質(zhì)層202a，在去除所述偽柵極230之后，去除所述偽柵介質(zhì)層202a(如圖12所示)，暴露出第二開口 211底部的襯底200表面。
[0104]請(qǐng)參考圖14,在所述介質(zhì)層210表面以及第二開口 211 (如圖13所示)的側(cè)壁和底部表面形成柵介質(zhì)膜212 ;在所述柵介質(zhì)膜212表面形成填充滿第二開口 211的柵極膜 213〇
[0105]本實(shí)施例中，在形成柵介質(zhì)膜212之前，在第二開口 211的底部表面形成屏蔽介質(zhì)層214。所述屏蔽介質(zhì)層214用于提高柵介質(zhì)膜212與襯底200之間的粘附力。所述屏蔽介質(zhì)層214的材料為氧化硅或氮氧化硅；所述屏蔽介質(zhì)層214的形成工藝為熱氧化工藝、氮化氧化工藝、化學(xué)氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述屏蔽氧化層214的厚度為5埃?10埃。而采用沉積工藝形成的屏蔽介質(zhì)層214具有更低的等效氧化厚度，能夠適應(yīng)更小尺寸晶體管的設(shè)計(jì)需求，例如低于20納米工藝節(jié)點(diǎn)的晶體管。
[0106]在形成所述柵極膜213之前，在所述柵介質(zhì)膜212表面形成覆蓋層215 ;在所述覆蓋層215表面形成阻擋層216 ;在所述阻擋層216表面形成功函數(shù)層；在所述功函數(shù)層表面形成柵極膜213。由于所述第二開口 211底部與側(cè)壁構(gòu)成的拐角處相對(duì)于第二開口 211靠近頂部側(cè)壁凹陷，使得所述凹陷處能夠更多地積累柵介質(zhì)膜212、覆蓋層215或阻擋層216 的材料，則所述凹陷處形成的柵介質(zhì)膜213、覆蓋層215或阻擋層216的厚度更厚，從而避免了因柵介質(zhì)層、覆蓋層215或阻擋層216在開口底部拐角處覆蓋力較弱而使得柵極結(jié)構(gòu)的功函數(shù)發(fā)生偏移的問題，保證了所形成的柵極結(jié)構(gòu)與襯底200之間的閾值電壓穩(wěn)定。
[0107]所述柵介質(zhì)膜212的材料為高k介質(zhì)材料，所述高k介質(zhì)材料的介電系數(shù)大于或等于 4 ;所述柵介質(zhì)膜 212 的材料包括:LaO、A10、BaZrO、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfS1、 HfS1N、LaS1、AlS1、HfTaO、HfT1、(Ba, Sr) Ti03 (簡(jiǎn)稱 BST)、A1203、Si3N4、S1N 中的一種或多種；所述柵介質(zhì)膜212的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述覆蓋層215的厚度為10埃?30埃。本實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)膜212的形成工藝為原子層沉積工藝，所述原子層沉積工藝具有良好的覆蓋能力，能夠使柵介質(zhì)膜212 填充于第二開口 211側(cè)壁和底部構(gòu)成的拐角凹陷處。
[0108]所述覆蓋層 215 的材料包括 La203、Al203、Ga203、In203、Mo0、Pt、Ru、TaCN0、Ir、TaC、MolWlTi^i x中的一種或多種；所述覆蓋層215的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述覆蓋層215的厚度為5埃?20埃。所述阻擋膜216的材料包括TaN、Ta、TaAl中的一種或多種；所述阻擋膜216的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、 原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述阻擋膜216的厚度為5埃?20埃。本實(shí)施例中，所述覆蓋層215的形成工藝為原子層沉積工藝，所述原子層沉積工藝具有良好的覆蓋能力，能夠使覆蓋層215填充于第二開口 211側(cè)壁和底部構(gòu)成的拐角凹陷處。
[0109]本實(shí)施例中，所述襯底200包括第一區(qū)域I和第二區(qū)域II ;在阻擋層216表面形成第一功函數(shù)層217a之后，去除第二區(qū)域II的部分第一功函數(shù)層217a，直至暴露出阻擋層 216表面為止；在去除第二區(qū)域II的部分第一功函數(shù)層217a之后，在阻擋層216和第一功函數(shù)層217a表面形成第二功函數(shù)層217b ;在所述第二功函數(shù)層217b表面形成柵極膜213。 本實(shí)施例中，在形成柵極膜218之前，去除第一區(qū)域I的部分第二功函數(shù)層217b。在其它實(shí)施例中，還能夠不去除第一區(qū)域I的第二功函數(shù)層217b。
[0110]在本實(shí)施例中，第一區(qū)域I用于形成PM0S晶體管，所述第一功函數(shù)層217a的材料為P型功函數(shù)材料，包括TiJi x、TaC、M〇N、TaN ;所述第一功函數(shù)層217a的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述第一功函數(shù)層217a的厚度為10 埃?80埃；去除第二區(qū)域II部分第一功函數(shù)層217a的工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝，且所述刻蝕工藝需要對(duì)與阻擋膜216具有較高的刻蝕選擇性，所述阻擋膜216作為刻蝕停止層。第二區(qū)域II用于形成NM0S晶體管，所述第二功函數(shù)層217b的材料為N型功函數(shù)材料，包括TaC、T1、Al、TixAli x;所述第二功函數(shù)層217b的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、 原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述第二功函數(shù)層217b的厚度為10埃?80埃。
[0111]所述柵極膜213的材料為金屬，所述金屬包括銅或鋁，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝，所述形成工藝需要為鎢空洞工藝，即所形成的柵極膜213內(nèi)部不宜產(chǎn)生空洞。
[0112]請(qǐng)參考圖15,平坦化所述柵極膜213和柵介質(zhì)膜212,直至暴露出介質(zhì)層210表面為止，在所述第二開口 211 (如圖13所示)內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口 211側(cè)壁和底部表面的柵介質(zhì)層212a、以及位于柵介質(zhì)層212a表面且填充滿第二開口 211的柵極層213a。
[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。
[0114]相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種采用所述方法所形成的晶體管，請(qǐng)繼續(xù)參考圖 15,包括:襯底200 ;位于襯底200表面的介質(zhì)層210,所述介質(zhì)層210內(nèi)第二開口，所述第二開口的底部尺寸大于頂部尺寸；位于所述第二開口內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口側(cè)壁和底部表面的柵介質(zhì)層212a、以及位于柵介質(zhì)層212a表面且填充滿第二開口的柵極層213a ;位于所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻208 ;位于所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻208兩側(cè)襯底200內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。
[0115]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膜；刻蝕部分厚度的偽柵膜，形成第二初始偽柵層以及位于第二初始偽柵層表面的若干第 一初始偽柵層，相鄰第一初始偽柵層之間形成第一開口；對(duì)所述第一初始偽柵層的側(cè)壁和位于第一開口底部的第二初始偽柵層進(jìn)行氧化，在第 一初始偽柵層的側(cè)壁表面形成第一氧化層，使第一開口底部的第二初始偽柵層形成第二氧 化層，未被氧化的第二初始偽柵層和第一初始偽柵層形成偽柵極，所述偽柵極的底部尺寸 大于頂部尺寸；在所述偽柵極的側(cè)壁形成側(cè)墻；在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)；在所述襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層暴露出所述偽柵極的頂部表面；去除所述偽柵極，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口；在所述第二開口內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口側(cè)壁和底部表面的 柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面且填充滿第二開口的柵極層。2.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二初始偽柵層的厚度 為10埃?30埃。3.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二初始偽柵層的厚度 為第一氧化層厚度的1/2。4.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一氧化層的厚度為10埃?30埃。5.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述側(cè)墻之前，去除所 述第一氧化層，所述側(cè)墻形成于偽柵極暴露出的表面。6.如權(quán)利要求5所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在去除所述第一氧化層時(shí)，去 除所述第二氧化層，并暴露出襯底表面。7.如權(quán)利要求5所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成所述側(cè)墻之 后，在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜P型離子或N型離 子，形成源區(qū)和漏區(qū)。8.如權(quán)利要求7所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層的形成步驟包括: 在所述偽柵極和側(cè)墻兩側(cè)的襯底內(nèi)形成第三開口；采用選擇性外延沉積工藝在所述第三開 口內(nèi)形成應(yīng)力層。9.如權(quán)利要求7所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺，所 述源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)摻雜由P型離子；所述應(yīng)力層的材料為碳化硅，所述源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)摻雜由N型離子。10.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述側(cè)墻之后，去除 所述第二氧化層，并暴露出襯底表面。11.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:在形成側(cè)墻之前，在 偽柵極和第一氧化層兩側(cè)的襯底內(nèi)形成輕摻雜區(qū)。12.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述偽柵膜和襯底之間還具 有偽柵介質(zhì)膜；在形成第一氧化層之后，以所述偽柵極為掩膜，刻蝕所述偽柵介質(zhì)膜直至暴露出襯底表面為止，形成偽柵介質(zhì)層；在去除所述偽柵極之后，去除所述偽柵介質(zhì)層，暴露 出第二開口底部的襯底表面。13.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟包 括:在所述介質(zhì)層表面以及第二開口的側(cè)壁和底部表面形成柵介質(zhì)膜；在所述柵介質(zhì)膜表 面形成填充滿第二開口的柵極膜；平坦化所述柵極膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出介質(zhì)層表面 為止，形成柵極層和柵介質(zhì)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:在形成柵介質(zhì)膜之 前，在第二開口的底部表面形成屏蔽介質(zhì)層；所述屏蔽介質(zhì)層的材料為氧化硅或氮氧化硅； 所述屏蔽介質(zhì)層的形成工藝為熱氧化工藝、氮化氧化工藝、化學(xué)氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工 藝、原子層沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述屏蔽氧化層的厚度為5埃?10埃。15.如權(quán)利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述柵極膜之前，在 所述柵介質(zhì)膜表面形成覆蓋層；在所述覆蓋層表面形成阻擋層；在所述阻擋層表面形成功 函數(shù)層；在所述功函數(shù)層表面形成柵極膜。16.如權(quán)利要求15所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述襯底包括第一區(qū)域和 第二區(qū)域；在阻擋層表面形成第一功函數(shù)層之后，去除第二區(qū)域的部分第一功函數(shù)層，直至 暴露出阻擋層表面為止；在去除第二區(qū)域的部分第一功函數(shù)層之后，在阻擋層和第一功函 數(shù)層表面形成第二功函數(shù)層；在所述第二功函數(shù)層表面形成柵極膜。17.如權(quán)利要求16所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成柵極膜之 前，去除第一區(qū)域的部分第二功函數(shù)層。18.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)層的材料為高k 介質(zhì)材料，所述高k介質(zhì)材料的介電系數(shù)大于或等于4 ;所述柵極層的材料為金屬，所述金 屬包括銅或鋁。19.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述襯底為平面基底，所述 偽柵層位于所述平面基底表面；或者，所述襯底包括:基底、位于基底表面的鰭部以及位于 基底表面的隔離層，所述隔離層覆蓋部分鰭部的側(cè)壁表面，且所述隔離層的表面低于所述 鰭部的頂部表面。20.—種采用如權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)方法所形成的晶體管，其特征在于，包括:襯底；位于襯底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層內(nèi)第二開口，所述第二開口的底部尺寸大于頂部 尺寸；位于所述第二開口內(nèi)的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于第二開口側(cè)壁和底部表面的 柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面且填充滿第二開口的柵極層；位于所述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的側(cè)墻；位于所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻兩側(cè)襯底內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK105990113SQ201510051608
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日
【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