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      晶體管的形成方法_3

      文檔序號(hào):8414025閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      質(zhì)層113、偽柵溝槽側(cè)壁和底 部,所述金屬柵極材料層覆蓋高K介質(zhì)材料層并填充滿偽柵溝槽;
      [0097] 使用化學(xué)機(jī)械研磨或回刻蝕,去除高出第三介質(zhì)層113上表面的高K介質(zhì)材料層 和金屬柵極材料層,偽柵溝槽中剩余的高K介質(zhì)材料層作為高K柵介質(zhì)層106,剩余的金屬 柵極材料層作為金屬柵極107。
      [0098] 本實(shí)施例的高K柵介質(zhì)層和金屬柵極的形成方法,尤其適用于20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝 及20nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝。
      [0099] 在其他實(shí)施例中,也可在形成偽柵極之前或在形成偽柵極時(shí),形成高K柵介質(zhì)層。
      [0100] 參照?qǐng)D10,去除第三介質(zhì)層113 (參照?qǐng)D9),硅帽105 (參照?qǐng)D9)露出;
      [0101] 對(duì)娃帽105進(jìn)行金屬娃化處理形成金屬娃化物108。
      [0102] 在具體實(shí)施例中,對(duì)硅帽105進(jìn)行金屬硅化處理的方法包括:
      [0103] 在硅帽105上形成金屬材料,該金屬材料為鎳、鈷或鈦,具體可使用化學(xué)氣相沉積 或物理氣相沉積,在本實(shí)施例中使用物理氣相沉積,如濺射;
      [0104] 接著,進(jìn)行高溫處理,金屬材料進(jìn)入硅帽105,并與硅帽105中的硅反應(yīng)生成金屬 硅化物108。
      [0105] 在其他實(shí)施例中,金屬硅化物的形成方法還可以是:在去除第三介質(zhì)層后,在第一 源極、第一漏極上形成硅帽;之后,對(duì)硅帽進(jìn)行金屬硅化處理形成金屬硅化物。
      [0106] 參照?qǐng)D11,在基底100上形成刻蝕阻擋層(ContactEtchStopLayer,CESL) 109 和位于刻蝕阻擋層109上的第一介質(zhì)層111,刻蝕阻擋層109覆蓋基底100、金屬柵極107 和金屬娃化物108,第一介質(zhì)層111高于金屬柵極107上的刻蝕阻擋層部分。
      [0107] 在具體實(shí)施例中,形成刻蝕阻擋層109和第一介質(zhì)層111的方法包括:
      [0108] 刻蝕阻擋層109的材料為SiN或SiON,具體使用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或其他 適合工藝形成刻蝕阻擋層109 ;
      [0109] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PlasmaEnhancedChemicalVapor Deposition,PECVD)、HDP沉積、HARP沉積或FCVD工藝形成第一介質(zhì)層111,由于金屬柵極 107遠(yuǎn)高于基底和基底上的其他器件,因此,金屬柵極107上的第一介質(zhì)層的厚度明顯大于 基底上的第一介質(zhì)層的厚度。
      [0110] 刻蝕阻擋層109在后續(xù)刻蝕第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時(shí),阻擋對(duì)金屬硅化物造成 過(guò)刻蝕??涛g阻擋層109的厚度范圍為50A~150A。如果刻蝕阻擋層109的厚度小于50A, 刻蝕阻擋層109不足以起到刻蝕阻擋作用。如果刻蝕阻擋層109的厚度大于150A,不僅是 極大浪費(fèi),而且刻蝕所述刻蝕阻擋層過(guò)程也很費(fèi)力。
      [0111] 另外,刻蝕阻擋層109還可為金屬柵極107提供應(yīng)力,進(jìn)而改變金屬柵極107的功 函數(shù),提升晶體管的性能。當(dāng)待形成的晶體管為P型晶體管,刻蝕阻擋層109為金屬柵極 107提供壓應(yīng)力,當(dāng)待形成的晶體管為N型晶體管,刻蝕阻擋層109為金屬柵極107提供拉 應(yīng)力。
      [0112] 第一介質(zhì)層ill的厚度范圍為600A~1500A。如果第一介質(zhì)層ill的厚度小于 600A,由于金屬柵極107上的第一介質(zhì)層部分會(huì)高于基底1〇〇上的第一介質(zhì)層部分,在后 續(xù)平坦化第一介質(zhì)層111時(shí),當(dāng)金屬柵極107露出,金屬柵極107周圍的第一介質(zhì)層上表面 已低于金屬柵極107上表面。當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)層111的厚度大于1500A,會(huì)造成極大浪費(fèi)。
      [0113] 參照?qǐng)D12,使用化學(xué)機(jī)械研磨,去除高出金屬柵極107上表面的刻蝕阻擋層和第 一介質(zhì)層部分,至金屬柵極107上表面和第一介質(zhì)層111上表面基本持平。
      [0114] 參照?qǐng)D13,在第一介質(zhì)層111上形成第二介質(zhì)層112,第二介質(zhì)層112上表面平 坦,第二介質(zhì)層112覆蓋第一介質(zhì)層111和金屬柵極107 ;
      [0115] 刻蝕第一介質(zhì)層111、第二介質(zhì)層112和刻蝕阻擋層109形成連通金屬硅化物108 的接觸孔110。在刻蝕第一介質(zhì)層111部分后,刻蝕阻擋層109阻擋對(duì)金屬硅化物108造成 過(guò)刻蝕;之后,繼續(xù)刻蝕所述刻蝕阻擋層109,在刻蝕所述刻蝕阻擋層109的條件下,相比于 硅,金屬硅化物108對(duì)刻蝕阻擋層109具有非常低的刻蝕選擇比,在保證金屬硅化物108全 露出的前提下,基本不會(huì)過(guò)刻蝕金屬硅化物,或者可能對(duì)金屬硅化物108造成微量刻蝕,該 微量刻蝕不會(huì)影響金屬硅化物的品質(zhì)。
      [0116] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,金屬硅化物108的厚度基本不會(huì)有損耗,金屬硅化物108的厚度 符合預(yù)期厚度,金屬硅化物108可保持較好品質(zhì)。
      [0117] 金屬硅化物108上的第一介質(zhì)層部分和第二介質(zhì)層部分定義了接觸孔110的深 度,第二介質(zhì)層112的厚度范圍為300A~1000A。
      [0118] 參照?qǐng)D14,在接觸孔110 (參照?qǐng)D13)中填充滿導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電插塞120,導(dǎo)電 插塞120電連接金屬娃化物108,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電插塞120和第一源極、第一漏極電連接。
      [0119] 在本實(shí)施例中,晶體管為平面M0S晶體管。在其他實(shí)施例中,還可使用本實(shí)施例的 方法形成鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
      [0120] 具體地,提供基底,基底包括底部硅層、位于底部硅層上的絕緣層、和位于所述絕 緣層上的頂部硅層;
      [0121] 對(duì)頂部硅層進(jìn)行圖形化形成鰭部,金屬柵極橫跨鰭部;
      [0122] 第一源極、第一漏極位于金屬柵極兩側(cè)鰭部部分中,后續(xù)將在鰭部上形成金屬硅 化物。除了與平面晶體管的結(jié)構(gòu)差異外,其他工藝方法皆相同,可作相應(yīng)參考。
      [0123] 本發(fā)明實(shí)施例還提供另一種半導(dǎo)體器的形成方法
      [0124] 在本實(shí)施例中,第一源極和第一漏極為嵌入式鍺硅或嵌入式碳硅。
      [0125] 形成第一源極和第一漏極的方法包括:
      [0126] 參照?qǐng)D15,在偽柵極201兩側(cè)基底中形成凹槽202,本實(shí)施例的待形成的晶體管為 P型晶體管,凹槽202為sigma形凹槽,在其他實(shí)施例中,當(dāng)待形成的晶體管為N型晶體管, 凹槽為U形凹槽;
      [0127] 參照?qǐng)D16,在凹槽202 (參照?qǐng)D15)中外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層203,本實(shí)施例的半 導(dǎo)體材料層203為鍺硅層,鍺硅層為sigma形且具有高出基底200上表面的部分,當(dāng)待形成 的晶體管為N型晶體管,半導(dǎo)體材料層為碳硅層;
      [0128] 在半導(dǎo)體材料層203中具有摻雜,具有摻雜的半導(dǎo)體材料層分別作為第一源極和 第一漏極。
      [0129] 在具體實(shí)施例中,可在凹槽202中外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層203后,對(duì)半導(dǎo)體材料層 203進(jìn)行離子注入,或者在外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層203時(shí),對(duì)半導(dǎo)體材料層203進(jìn)行原位離 子注入。
      [0130] 參照?qǐng)D17,在形成高K柵介質(zhì)層206和位于高K柵介質(zhì)層206上的金屬柵極207 后,在半導(dǎo)體材料層203上形成金屬娃化物208。對(duì)金屬娃化物208的形成方法可參考前述 實(shí)施例的相關(guān)介紹。
      [0131] 之后的工藝與前述實(shí)施例相同,可作相應(yīng)參考,在此不再詳述。
      [0132] 本發(fā)明實(shí)施例還提供又一種晶體管的形成方法。
      [0133] 在本實(shí)施例中,將在基底上形成兩個(gè)晶體管,該兩個(gè)晶體管的類型相反,并協(xié)作構(gòu) 成CMOS器件。
      [0134] 參照?qǐng)D18,基底300中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)301 -側(cè)為P阱區(qū),另一側(cè)為N阱區(qū),在 P阱區(qū)形成有第一偽柵極302和在N阱區(qū)形成有第二偽柵極303;
      [0135] 在N阱區(qū)形成有位于第一偽柵極302兩側(cè)基底中的嵌入式鍺硅層304,該嵌入式 鍺硅層304為sigma形,具有高出基底300上表面部分,該嵌入式鍺硅層304中具有P型摻 雜,分別作為第一源極、第一漏極;
      [0136] 在P阱區(qū)形成有位于第二偽柵極303兩側(cè)基底中的嵌入式碳硅層305,該嵌入式碳 硅層305為U形,具有高出基底300上表面部分,該嵌入式碳硅層305中具有N型摻雜,分 別作為第二源極、第二漏極;
      [0137] 在兩鍺硅層304上、碳硅層305上形成有硅帽306;
      [0138] 在基底300上形成有第三介質(zhì)層313,該第三介質(zhì)層313上表面和第一偽柵極 302、第二偽柵極303上表面基本持平。
      [0139] 參照?qǐng)D19,在第一偽柵極302 (參照?qǐng)D18)位置形成第一高K柵介質(zhì)層307、和第 一金屬柵極308;和在第二偽柵極303 (參照?qǐng)D18)位置形成第二高K柵介質(zhì)層309、和第二 金屬柵極310。
      [0140] 參照?qǐng)D20,
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