[发明专利]晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶体管形成方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。