本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。

背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，MOS晶體管的特征尺寸不斷縮小，MOS晶體管的柵介質(zhì)層的厚度也按等比例縮小的原則變得越來越薄。當(dāng)所述柵介質(zhì)層的厚度薄到一定的程度后，其可靠性問題，尤其是與時(shí)間相關(guān)的擊穿、熱載流子效應(yīng)、柵電極中的雜質(zhì)向襯底的擴(kuò)散等問題，將嚴(yán)重影響器件的穩(wěn)定性和可靠性?，F(xiàn)在，SiO2層作為柵介質(zhì)層已經(jīng)達(dá)到其物理厚度極限，利用高K柵介質(zhì)層替代SiO2柵介質(zhì)層，可以在保持等效氧化層厚度（EOT，EquivalentOxideThickness）不變的情況下大大增加?xùn)沤橘|(zhì)層的物理厚度，從而減小了柵極漏電流?，F(xiàn)有技術(shù)的形成包括高K柵介質(zhì)層和金屬柵的PMOS晶體管工藝，具體方法包括：參照?qǐng)D1，在半導(dǎo)體襯底10上形成偽柵極11，在偽柵極11兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10中形成源極12和漏極13；參照?qǐng)D2，沉積層間介質(zhì)層14，層間介質(zhì)層14覆蓋偽柵極11周圍的半導(dǎo)體襯底10；參照?qǐng)D2和圖3，去除偽柵極11，形成溝槽15；參照?qǐng)D3和圖4，在溝槽15中形成高K柵介質(zhì)層16；參照?qǐng)D5，在高K柵介質(zhì)層16上形成功函數(shù)調(diào)整層17、位于功函數(shù)調(diào)整層17上的金屬柵極18。通常，功函數(shù)調(diào)整層17的材料包括鋁或氧化鋁，功函數(shù)調(diào)整層17用于提高PMOS晶體管柵極的功函數(shù)。但是，使用現(xiàn)有技術(shù)的形成高K柵介質(zhì)層和金屬柵的后柵工藝形成的晶體管的性能不佳。更多關(guān)于后柵工藝的知識(shí)，請(qǐng)參照2010年2月24日公開的公開號(hào)為“CN101656205A”的中國(guó)專利文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的問題是使用現(xiàn)有技術(shù)的形成高K柵介質(zhì)層和金屬柵的后柵工藝形成的晶體管的性能不佳。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：在半導(dǎo)體襯底上形成柵介質(zhì)層；對(duì)所述柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，用于調(diào)整晶體管的功函數(shù)；進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。可選地，在半導(dǎo)體襯底上形成柵介質(zhì)層之前，包括：在所述襯底上形成偽柵極；在所述偽柵極周圍的襯底上形成層間介質(zhì)層；去除所述偽柵極，形成溝槽，所述柵介質(zhì)層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁?？蛇x地，在所述溝槽中形成占溝槽部分高度的柵介質(zhì)層的方法，包括：沉積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述層間介質(zhì)層、溝槽的底部和側(cè)壁；使用化學(xué)機(jī)械拋光法，去除所述層間介質(zhì)層上的介質(zhì)層?？蛇x地，在所述柵介質(zhì)層上形成柵極的方法，包括：沉積柵極材料，所述柵極材料覆蓋層間介質(zhì)層、填充滿溝槽；去除高出層間介質(zhì)層上表面的柵極材料，溝槽中剩余的柵極材料為柵極?？蛇x地，在所述襯底上形成柵介質(zhì)層時(shí)，還形成位于柵介質(zhì)層上的偽柵極；在對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜前，還包括：在所述偽柵極周圍的襯底上形成層間介質(zhì)層；去除所述偽柵極，形成溝槽，所述溝槽的底部為柵介質(zhì)層。可選地，對(duì)所述柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜的方法包括擴(kuò)散或離子注入法?？蛇x地，在所述離子注入的過程，注入離子的劑量范圍為1e13～5e15atom/cm2，提供的能量范圍為0.3～5keV?？蛇x地，當(dāng)晶體管為PMOS晶體管，摻雜的雜質(zhì)為鋁；當(dāng)晶體管為NMOS晶體管，摻雜的雜質(zhì)為鑭或鉺?？蛇x地，對(duì)所述柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，形成柵極前，進(jìn)行退火處理?？蛇x地，在退火處理過程，提供溫度范圍為500～900℃，退火持續(xù)時(shí)間為5～100s?？蛇x地，在退火處理過程，向退火反應(yīng)腔內(nèi)通入氧氣?？蛇x地，所述柵介質(zhì)層為高K柵介質(zhì)層?？蛇x地，所述高K柵介質(zhì)層的材料包括氧化鉿、硅酸鉿、氧化鋯、碳酸鍶鋇或鋯鈦酸鉛?？蛇x地，在所述襯底和高K柵介質(zhì)層之間還形成有界面層?？蛇x地，所述界面層的材料為氧化硅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在襯底上形成柵介質(zhì)層后，對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，用于調(diào)整柵介質(zhì)層的功函數(shù)。本發(fā)明對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，可以在柵介質(zhì)層中形成功函數(shù)調(diào)整區(qū)。而且，該雜質(zhì)摻雜過程可以有效控制雜質(zhì)摻雜的濃度、時(shí)間，可以形成均勻摻雜并避免摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入襯底。一方面，對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，可以增大柵介質(zhì)層的介電常數(shù)，進(jìn)而減小晶體管的等效氧化層厚度，進(jìn)一步減小了柵極漏電流，顯著提升了晶體管的性能。另一方面，摻雜雜質(zhì)在柵介質(zhì)層中的均勻摻雜，可以調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓，使得晶體管的閾值電壓在柵長(zhǎng)方向形成均勻分布，這些因素顯著提高了晶體管的性能。另外，與現(xiàn)有技術(shù)中的在柵介質(zhì)層上形成功函數(shù)調(diào)整層相比，對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜而不再形成功函數(shù)調(diào)整層，可以相應(yīng)減小晶體管的厚度尺寸，有利于半導(dǎo)體技術(shù)向更小特征尺寸邁進(jìn)，促進(jìn)半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步。當(dāng)然地，摻雜雜質(zhì)在柵介質(zhì)層中形成功函數(shù)調(diào)整區(qū)域，調(diào)節(jié)了后續(xù)形成的柵極功函數(shù)，提升了晶體管的性能。附圖說明圖1～圖5是現(xiàn)有技術(shù)的形成PMOS晶體管的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成晶體管的方法流程圖；圖7～圖12是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成晶體管的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式發(fā)明人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)：參照?qǐng)D5，在高K柵介質(zhì)層上形成功函數(shù)調(diào)整層的方法通常使用濺射工藝，濺射離子會(huì)大量擴(kuò)散進(jìn)入高K柵介質(zhì)層中，而且這種擴(kuò)散是隨機(jī)的，繼而在高K柵介質(zhì)層中形成不均勻摻雜。這使得晶體管的金屬柵極在柵長(zhǎng)方向不同位置處的閾值電壓不同，影響晶體管的性能。而且，由于這種擴(kuò)散是隨機(jī)的，存在濺射離子擴(kuò)散穿過高K柵介質(zhì)層進(jìn)入襯底的可能性，導(dǎo)致晶體管較高的金屬柵極漏電流。這些因素顯著降低了高K柵介質(zhì)層的作用，進(jìn)而降低晶體管的性能。另一方面，在高K柵介質(zhì)層上形成功函數(shù)調(diào)整層，增加了晶體管的厚度尺寸，降低了晶體管向小尺寸發(fā)展的能力。發(fā)明人針對(duì)以上問題，經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)，提出了本發(fā)明的晶體管的形成方法。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其他方式來實(shí)施?；诒景l(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參照?qǐng)D7～圖10，并結(jié)合參照?qǐng)D6，執(zhí)行步驟S61，在半導(dǎo)體襯底300上形成柵介質(zhì)層301。在具體實(shí)施例中，襯底300的材料可以為單晶硅、單晶鍺或單晶硅鍺；也可以是絕緣體上硅（SOI）；或者還可以包括其它的材料，例如砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族化合物。在所述襯底300中形成有器件結(jié)構(gòu)(圖中未示)，例如隔離溝槽結(jié)構(gòu)等。在具體實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底300上形成柵介質(zhì)層301之前，包括：參照?qǐng)D7，在襯底300上形成偽柵極302，偽柵極302的材料選擇多晶硅或其他公知材料，形成偽柵極302的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，在此不再贅述；參照?qǐng)D8，在偽柵極302周圍的襯底300上形成層間介質(zhì)層303；參照?qǐng)D9，去除偽柵極302，形成溝槽304。之后，參照?qǐng)D9和圖10，在溝槽304中形成覆蓋溝槽304底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層301。為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，柵介質(zhì)層301并未填充滿溝槽304。在具體實(shí)施例中，在溝槽304中形成占溝槽304部分高度的柵介質(zhì)層301的方法包括：首先，沉積介質(zhì)層（未示出），介質(zhì)層覆蓋層間介質(zhì)層303、溝槽304的底部和側(cè)壁；使用化學(xué)機(jī)械拋光工藝，去除層間介質(zhì)層303上的介質(zhì)層，剩余溝槽304的底部和側(cè)壁的介質(zhì)層為柵介質(zhì)層301。在具體實(shí)施例中，去除偽柵極302的方法包括：在層間介質(zhì)層303上形成圖形化的光刻膠層，圖形定義偽柵極302的位置；以圖形化的光刻膠層為掩模，使用干法刻蝕工藝刻蝕去除偽柵極302，形成溝槽304；去除圖形化的光刻膠層；使用濕法腐蝕法清除前述干法刻蝕過程在溝槽304底部和側(cè)壁產(chǎn)生的聚合物。具體工藝參數(shù)為公知，在此不再詳述。在具體實(shí)施例中，在形成偽柵極302后，形成層間介質(zhì)層303前，在偽柵極302兩側(cè)的襯底300中進(jìn)行離子注入，形成源極306和漏極307。此為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)，不再贅述。在其他實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底300上形成柵介質(zhì)層301時(shí)，還形成位于柵介質(zhì)層301上的偽柵極（未示出）；接著，在偽柵極周圍的半導(dǎo)體襯底300上形成層間介質(zhì)層；緊接著，去除該偽柵極，在層間介質(zhì)層中形成溝槽，該溝槽的底部為柵介質(zhì)層301。在本實(shí)施例中，形成柵介質(zhì)層301和偽柵極的方法包括：在襯底上形成介質(zhì)層、位于介質(zhì)層上的偽柵極；圖形化介質(zhì)層和偽柵極，形成柵介質(zhì)層301和位于柵介質(zhì)層301上的偽柵極。在具體實(shí)施例中，柵介質(zhì)層301為高K柵介質(zhì)層，高K柵介質(zhì)層的材料可選擇氧化鉿、硅酸鉿、氧化鋯、碳酸鍶鋇或鋯鈦酸鉛。在具體實(shí)施例中，當(dāng)柵介質(zhì)層301為高K柵介質(zhì)層時(shí)，在高K柵介質(zhì)層與襯底300表面之間還形成有界面層（interfaciallayer，IL）（未示出）。該界面層不僅能在襯底和界面層之間提供較佳品質(zhì)的界面，還能在高K柵介質(zhì)層和界面層之間提供較佳品質(zhì)的界面，從而改善后續(xù)高K柵介質(zhì)層與襯底之間的界面特性，進(jìn)而提高晶體管的電學(xué)性能。通常界面層的材料選擇氧化硅，可以在初始提供的半導(dǎo)體襯底300表面熱氧化生長(zhǎng)形成，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，在此不再贅述。參照?qǐng)D10和圖11，并結(jié)合參照?qǐng)D6，執(zhí)行步驟S62，對(duì)柵介質(zhì)層301進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，用于調(diào)整晶體管的功函數(shù)。在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，摻雜是把雜質(zhì)引入半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)中，以改變它的電學(xué)性能。摻雜的方法包括熱擴(kuò)散、離子注入或其他公知方法。在具體實(shí)施例中，使用離子注入法。離子擴(kuò)散可以實(shí)現(xiàn)較小特征尺寸器件的精確、均勻摻雜。在本實(shí)施例中，在離子注入過程中，層間介質(zhì)層303可以起到掩模作用。若層間介質(zhì)層303不足以起到掩模作用，在離子注入前，在層間介質(zhì)層303上形成圖形化的掩模層，圖形定義溝槽304的位置。在離子注入完成后，去除該圖形化的掩模層。具體地，在對(duì)柵介質(zhì)層301進(jìn)行離子注入過程中，提供的離子能量范圍為0.3～5keV，注入離子的流動(dòng)速率為：1e13～5e15atom/cm2。沿柵介質(zhì)層301的厚度方向，離子形成均勻擴(kuò)散，在柵介質(zhì)層301中形成均勻摻雜。在具體實(shí)施例中，對(duì)柵介質(zhì)層301進(jìn)行摻雜的離子類型與待形成的晶體管的類型有關(guān)。具體地，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管，摻雜離子的類型為鋁。鋁摻雜增加高K柵介質(zhì)層中正偶極子濃度，進(jìn)而提高晶體管的閾值電壓。而且鋁均勻摻雜，使得晶體管的閾值電壓在柵長(zhǎng)方向形成均勻分布，這些因素顯著提高晶體管的性能。當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管，摻雜離子類型為鑭或鉺。鑭或鉺摻雜使得高K柵介質(zhì)層中的負(fù)偶極子濃度增大，進(jìn)而提高晶體管的閾值電壓，進(jìn)而提升NMOS晶體管的性能。在具體實(shí)施例中，在對(duì)柵介質(zhì)層301中形成均勻摻雜后，通常要進(jìn)行低溫退火處理，使柵介質(zhì)層301中的雜質(zhì)固化形成穩(wěn)定摻雜。在退火過程中，提供低溫范圍為500～900℃，退火持續(xù)時(shí)間為5～100s。作為可選的，在退火過程中，向反應(yīng)腔內(nèi)通入氧氣。氧氣可以與摻雜雜質(zhì)反應(yīng)生成穩(wěn)定化合物，還起到中和多余雜質(zhì)，避免多余雜質(zhì)改變柵介質(zhì)層301電學(xué)性能的作用。對(duì)柵介質(zhì)層301進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，可以增大柵介質(zhì)層301的介電常數(shù)，進(jìn)而減小晶體管的等效氧化層厚度，減小了柵極漏電流，顯著提升了晶體管的性能。另一方面，摻雜雜質(zhì)在柵介質(zhì)層301中的均勻摻雜，可以調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓，使得晶體管的閾值電壓在柵長(zhǎng)方向形成均勻分布，這些因素顯著提高了晶體管的性能。另外，與現(xiàn)有技術(shù)中的在柵介質(zhì)層上形成功函數(shù)調(diào)整層相比，對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜而不再形成功函數(shù)調(diào)整層，可以相應(yīng)減小晶體管的厚度尺寸，有利于半導(dǎo)體技術(shù)向更小特征尺寸邁進(jìn)，促進(jìn)半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步。當(dāng)然地，摻雜雜質(zhì)在柵介質(zhì)層中形成功函數(shù)調(diào)整區(qū)域，調(diào)節(jié)了后續(xù)形成的柵極功函數(shù)，提升了晶體管的性能。參照?qǐng)D12，并結(jié)合參照?qǐng)D2，執(zhí)行步驟S63，在對(duì)柵介質(zhì)層301進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，在柵介質(zhì)層301上形成柵極305。在具體實(shí)施例中，參照?qǐng)D11和圖12，形成柵極305的方法，包括：沉積導(dǎo)電物質(zhì)，覆蓋層間介質(zhì)層303、填充溝槽304；去除高出層間介質(zhì)層303的導(dǎo)電物質(zhì)，剩余溝槽304中的導(dǎo)電物質(zhì)，為柵極305。在具體實(shí)施例中，該導(dǎo)電物質(zhì)可以為金屬，包括Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti、TiN、TaN、Ta、TaC、TaSiN、W、WN、WSi的一種或多種。除了金屬外，還可包括其他可行材料。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明的技術(shù)方案還可適用前柵工藝，即柵介質(zhì)層的材料為氧化硅或其他低K介質(zhì)材料，柵極材料為多晶硅。在前柵工藝中，形成柵介質(zhì)層的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。對(duì)柵介質(zhì)層進(jìn)行雜質(zhì)摻雜的具體方法，可參見前文介紹，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，在柵介質(zhì)層上形成柵極的方法包括沉積、刻蝕。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。