的娃與第一半導(dǎo)體襯底200融為一體，形成第一半導(dǎo)體襯底200的一部分，從而使 第一半導(dǎo)體襯底200轉(zhuǎn)化為第二半導(dǎo)體襯底200'。該樣，界面層210的厚度減小形成界面 層210'，而高K介質(zhì)層230的厚度增大形成高K介質(zhì)層230'，但是總體而方，EOT減小，并 且所形成的界面層210'的致密度和均勻度更好，從而在相同的柵介質(zhì)層厚度情況下，本發(fā) 明實(shí)施例中的柵介質(zhì)層的介電常數(shù)更大，使相應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)性能提高。
[0082] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種M0S晶體管的形成方法(未圖示)，所述晶體管的形成 方法采用與上述實(shí)施例所述的形成方法形成柵介質(zhì)層。
[0083] 具體的，本實(shí)施例所提供的M0S晶體管的形成方法中，首先提供第一半導(dǎo)體襯底， 所述第一半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有隔離區(qū)及位于隔離區(qū)之間的有源區(qū)。然后在有源區(qū)的第一半 導(dǎo)體襯底上依次形成替代柵介電層和替代柵電極層。
[0084] 接著，W替代柵電極層為掩膜，對(duì)所述第一半導(dǎo)體襯底進(jìn)行淺慘雜區(qū)注入，形成輕 慘雜漏極。對(duì)于NM0S器件，注入的是n型離子；對(duì)于PM0S器件，注入的是P型離子。并對(duì)所 述第一半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使輕慘雜漏極中的注入離子發(fā)生縱向與橫向的均勻擴(kuò)散。
[0085] 然后，在第一半導(dǎo)體襯底上形成側(cè)墻，所述側(cè)墻位于替代柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)。側(cè)墻形成 工藝如下：用化學(xué)氣相沉積法在第一半導(dǎo)體襯底上及替代柵極結(jié)構(gòu)周?chē)纬蓚?cè)墻層；用回 刻蝕工藝刻蝕側(cè)墻層至露出第一半導(dǎo)體襯底和替代柵極結(jié)構(gòu)頂部。本實(shí)施例中，所述側(cè)墻 的材料為氮化娃或氧化娃-氮化娃或氧化娃-氮化娃-氧化娃。
[0086] 再W替代柵極結(jié)構(gòu)和替代柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻為掩膜，向所述第一半導(dǎo)體襯底進(jìn) 行重慘雜區(qū)注入，形成源極和漏極，所述源極和漏極的深度深于輕慘雜漏極。在注入離子之 后，對(duì)所述第一半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使源極和漏極中的注入離子發(fā)生縱向與橫向的均 勻擴(kuò)散。本實(shí)施例中，在形成PM0S晶體管區(qū)域，向第一半導(dǎo)體襯底中注入的是P型離子，女口 測(cè)離子等。在形成NM0S晶體管區(qū)域，向第一半導(dǎo)體襯底中注入的是n型離子，如磯離子或 神離子等。
[0087] 此后，采用化學(xué)氣相沉積法在第一半導(dǎo)體襯底上沉積層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì) 層覆蓋替代柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻。所述層間介質(zhì)層的材料為氧化娃或氮氧化娃等。并采用化學(xué) 機(jī)械研磨（CMP)方法研磨層間介質(zhì)層至露出替代柵極結(jié)構(gòu)頂部，即所述層間介質(zhì)層表面與 替代柵極結(jié)構(gòu)頂部齊平。之后，去除替代柵介電層和替代柵電極層形成溝槽。
[0088] 在接下去的步驟中，本實(shí)施例所提供的M0S晶體管的形成方法進(jìn)行W下工藝：在 溝槽底部形成界面層，形成所述界面層的具體過(guò)程可參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容；在界面層 上形成金屬層，形成所述金屬層的具體過(guò)程可參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容；在金屬層上形成 高K介質(zhì)層，形成所述高K介質(zhì)層的具體過(guò)程可參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容；對(duì)所述界面層、 所述金屬層和所述高K介質(zhì)層進(jìn)行退火處理，所述界面層與所述第一半導(dǎo)體襯底接觸的部 分在所述退火處理過(guò)程中被還原為娃，并與所述第一半導(dǎo)體襯底構(gòu)成第二半導(dǎo)體襯底，所 述界面層的厚度減薄，所述退火處理的具體過(guò)程可W參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。
[0089] 最后，在所述高K介質(zhì)層表面上形成填充滿所述溝槽的金屬柵極。所述金屬柵極 的具體形成過(guò)程可W為，在所述層間介質(zhì)層上沉積金屬，所述金屬同時(shí)填充滿所述溝槽，用 化學(xué)機(jī)械研磨法平坦化至重新露出所述層間介質(zhì)層，形成所述金屬柵極。
[0090] 本實(shí)施例中的金屬柵極可W為單一覆層或多層堆疊結(jié)構(gòu)。所述金屬柵極材料可W 為鉛、銅、銀、金、笛、媒、鐵、鉆、佗、粗、鶴、娃化鶴、鶴化鐵、氮化鐵、氮化佗、碳化佗、媒笛或 氮娃化佗。
[0091] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例M0S晶體管的形成方法中，采用的是后柵極（gatelast) 工藝。但是，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可W采用先柵極（gatefirst)工藝。
[0092] 本實(shí)施例所提供的M0S晶體管的形成方法形成的M0S晶體管具有較小的EOT,因 此，M0S晶體管的性能得到提高，并且所述形成方法工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約了工藝成本。
[0093] 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)W權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，包括： 提供第一半導(dǎo)體襯底； 在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成界面層； 在所述界面層上形成金屬層； 在所述金屬層上形成高K介質(zhì)層； 進(jìn)行退火處理，所述界面層與所述第一半導(dǎo)體襯底接觸的部分被還原為硅，并與所述 第一半導(dǎo)體襯底構(gòu)成第二半導(dǎo)體襯底，所述界面層的厚度減薄。2. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述金屬層的材料包括鉿、 鑭、鋁、鋯、鈦、鋇或釔中的至少一種。3. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述金屬層厚度為 H4. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述退火處理采用的溫度 為500°C~700°C，所述退火處理進(jìn)行的時(shí)間為IOs~60s。5. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述退火處理采用的保護(hù) 氣體為氮?dú)?、氦氣、氖氣或者氬氣，所述退火處理采用的壓?qiáng)為500Torr~1000 Torr。6. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述界面層初始厚度為 5人~10A,進(jìn)行所述退火處理后所述界面層的剩余厚度為所述初始厚度的40%~60%。7. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述金屬層采用物理氣相 沉積法形成。8. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述界面層采用熱氧化生 長(zhǎng)法或者化學(xué)氧化法形成。9. 如權(quán)利要求1所述的柵介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，所述高K介質(zhì)層的材料包括 氧化鉿、氧化鑭、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉭或者氧化釔中的至少一種。10. -種MOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括： 提供第一半導(dǎo)體襯底； 在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成界面層； 在所述界面層上形成金屬層； 在所述金屬層上形成高K介質(zhì)層； 進(jìn)行退火處理，所述界面層與所述第一半導(dǎo)體襯底接觸的部分在所述退火處理過(guò)程中 被還原為硅，并與所述第一半導(dǎo)體襯底構(gòu)成第二半導(dǎo)體襯底，所述界面層的厚度減薄； 在所述退火處理之后，在所述高K介質(zhì)層上形成金屬柵極。
【專(zhuān)利摘要】一種柵介質(zhì)層的形成方法和MOS晶體管的形成方法。其中，所述柵介質(zhì)層的形成方法包括：提供第一半導(dǎo)體襯底；在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成界面層；在所述界面層上形成金屬層；在所述金屬層上形成高K介質(zhì)層；進(jìn)行退火處理，所述界面層與所述第一半導(dǎo)體襯底接觸的部分在所述退火處理過(guò)程中被還原為硅，并與所述第一半導(dǎo)體襯底構(gòu)成第二半導(dǎo)體襯底，所述界面層的厚度減薄。所述方法能夠減小EOT，并且，所述形成方法形成的所述界面層致密度和均勻度更好，從而在相同的柵介質(zhì)層厚度情況下，柵介質(zhì)層的介電常數(shù)更大，使相應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)性能提高。
【IPC分類(lèi)】H01L21/336, H01L21/28
【公開(kāi)號(hào)】CN104900502
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410077194
【發(fā)明人】劉海龍
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2014年3月4日