層112的材料為多晶硅，所述柵極層112能夠作為晶體管的柵極，也能夠是作為偽柵極，而所述偽柵極用于為后續(xù)需要形成的金屬柵占據(jù)空間位置。
[0035]其中，所述應(yīng)力層120的形成工藝包括:在襯底100表面形成柵極結(jié)構(gòu)110之后，在所述柵極結(jié)構(gòu)110兩側(cè)的襯底100內(nèi)形成開口 ；采用選擇性外延沉積工藝在所述開口內(nèi)形成應(yīng)力層120。當(dāng)所述晶體管為PMOS晶體管時，所形成的應(yīng)力層120的材料為硅鍺；當(dāng)所述晶體管為NMOS晶體管時，所述應(yīng)力層120的材料為碳化硅。
[0036]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，用于形成所述開口和應(yīng)力層120的掩膜除了暴露出柵極結(jié)構(gòu)100兩側(cè)需要形成應(yīng)力層120的襯底100表面之外，還會暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)110，而所述柵極層112表面具有掩膜層113進(jìn)行保護(hù)，而所述柵極層112的側(cè)壁表面具有側(cè)墻114進(jìn)行保護(hù)。所述掩膜暴露出的區(qū)域面積較大，能夠確保形成掩膜層的光刻工藝精確度，使所述掩膜暴露出的區(qū)域尺寸和形狀精確。
[0037]然而，在采用選擇性外延沉積工藝形成應(yīng)力層120的過程中，由于所述掩膜會暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)110，而隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，所述掩膜層113和側(cè)墻114的厚度也隨之減薄，導(dǎo)致形成應(yīng)力層120的工藝氣體容易擴(kuò)散進(jìn)入所述掩膜層113和側(cè)墻114內(nèi)，并且與所述多晶硅材料的柵極層112相接觸。因此，所述選擇性外延沉積工藝除了能夠在開口內(nèi)形成應(yīng)力層112之外，還會在所述掩膜層113表面以及側(cè)墻114的表面形成外延顆粒130 (EPI particle,或稱為蘑燕形缺陷Mushroom defect),尤其是與掩膜層113相接的側(cè)墻114頂部更容易形成所述外延顆粒130。由于所述外延顆粒130的材料為半導(dǎo)體材料，因此所述外延顆粒130容易導(dǎo)致所述柵極層112頂部、或后續(xù)形成的金屬柵頂部產(chǎn)生漏電，導(dǎo)致所形成的晶體管的性能不穩(wěn)定、可靠性變差、良率下降。
[0038]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種晶體管的形成方法。其中，在用于刻蝕形成柵極層的掩膜層內(nèi)摻雜碳離子；并且，在以所述掩膜層刻蝕形成柵極層之后，在形成于柵極層和掩膜層側(cè)壁表面的第一側(cè)墻內(nèi)摻雜碳離子。由于所述碳離子與半導(dǎo)體離子之間具有較強(qiáng)的鍵合能，在形成應(yīng)力層的過程中，工藝氣體中的半導(dǎo)體離子在進(jìn)入所述掩膜層和第一側(cè)墻內(nèi)時，會優(yōu)先與所述碳離子發(fā)生鍵合，從而避免了所述半導(dǎo)體離子透過所述掩膜層和第一側(cè)墻之后，與柵極層發(fā)生反應(yīng)的問題，從而能夠避免在所述掩膜層表面和第一側(cè)墻頂部表面形成外延顆粒的問題。因此，所形成的晶體管形貌良好，避免了所述晶體管產(chǎn)生漏電流，晶體管的性能穩(wěn)定、可靠性提高。
[0039]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)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0040]圖2至圖14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。
[0041]請參考圖2，提供襯底200，所述襯底200表面具有柵極膜201。
[0042]所述襯底200為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底或絕緣體上鍺襯底。在本實(shí)施例中，所述襯底200為硅襯底，由于后續(xù)需要在所形成的柵極層兩側(cè)襯底200內(nèi)形成應(yīng)力層，而應(yīng)力層的材料為硅鍺或碳化硅，而所述硅襯底與應(yīng)力層之間存在晶格失配，使所述應(yīng)力層能夠?qū)艠O層底部的襯底200施加應(yīng)力，以此提高柵極層底部的溝道區(qū)的載流子遷移率。
[0043]所述柵極膜201用于刻蝕形成柵極層，所述柵極膜201的材料為多晶硅，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。在本實(shí)施例中，所需形成的晶體管為高K金屬柵極(High-K Metal Gate，簡稱HKMG)結(jié)構(gòu)晶體管，所述柵極層作為偽柵，所述偽柵用于為后續(xù)形成的金屬柵占據(jù)空間，后續(xù)需要以金屬柵替代所述偽柵。
[0044]在本實(shí)施例中，所述柵極膜201形成于襯底200表面，后續(xù)去除由所述柵極膜201形成的柵極層之后，暴露出襯底200表面，并且在所述襯底200表面形成高K柵介質(zhì)層，在高K柵介質(zhì)層表面形成金屬柵。
[0045]在一實(shí)施例中，在形成所述柵極膜201之前，還包括:在形成所述柵極膜201之前，在所述襯底200表面形成柵介質(zhì)膜；所述柵極膜形成于所述柵介質(zhì)膜表面。在該實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)膜的材料為氧化硅，所述柵介質(zhì)膜后續(xù)用于刻蝕形成柵極層與襯底200之間的柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層用于在后續(xù)去除柵介質(zhì)層時，保護(hù)襯底200表面免受損傷。
[0046]在所述柵介質(zhì)膜與柵極膜201之間，還能夠形成高K介質(zhì)膜，所述高K介質(zhì)膜用于刻蝕形成高K柵介質(zhì)層，則后續(xù)去除所述柵極層之后，暴露出所述高K柵介質(zhì)層，并在所述高K柵介質(zhì)層表面形成金屬柵。
[0047]在另一實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)膜的材料為高K介質(zhì)材料，由后續(xù)有所述柵介質(zhì)膜刻蝕形成柵介質(zhì)層；并且，在后續(xù)刻蝕去除所述柵極層之后，暴露出所述柵介質(zhì)層，在所述柵介質(zhì)層表面形成金屬柵。
[0048]在其它實(shí)施例中，后續(xù)由所述柵極膜201刻蝕形成的柵極層即晶體管的柵極，則在所述柵極膜201和襯底200之間，還需要形成柵介質(zhì)膜，由所述柵介質(zhì)膜刻蝕形成柵極層；所述柵極膜201的材料為多晶硅，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝；所述柵介質(zhì)膜的材料為氧化硅，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。
[0049]請參考圖3，在所述柵極膜201表面形成掩膜薄膜202。
[0050]所述掩膜薄膜202用于形成刻蝕柵極膜201的掩膜層，而所述掩膜層還能夠在后續(xù)形成第一側(cè)墻、第二側(cè)墻以及應(yīng)力層的過程中，保護(hù)由所述柵極膜201刻蝕形成的柵極層頂部表面，避免后續(xù)工藝使所述柵極層的厚度減薄，從而保證了所述柵極層的結(jié)構(gòu)尺寸精確。
[0051]所述掩膜薄膜202的材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、無定形碳中的一種或多種；在本實(shí)施例中，所述掩膜薄膜202的材料為氮化硅。所述掩膜薄膜202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。所述掩膜薄膜202的厚度為5納米?100納米；由于后續(xù)所述掩膜薄膜202刻蝕形成的掩膜層用于保護(hù)柵極層的頂部表面，因此所述掩膜薄膜202需要具有足夠的厚度，避免在后續(xù)工藝中，所述掩膜層被刻蝕工藝過度消耗而暴露出柵極層的頂部表面；同時，所述掩膜薄膜的厚度不宜過厚，以保證后續(xù)形成的掩膜層圖形尺寸精確，有利于保證后續(xù)刻蝕形成的柵極層的結(jié)構(gòu)尺寸精確易控；因此，當(dāng)所述掩膜薄膜202的厚度在5納米?100納米范圍內(nèi)時，能夠使后續(xù)形成的掩膜層具有足以保護(hù)柵極層，又能夠使刻蝕形成的柵極層尺寸精確。
[0052]由所述掩膜薄膜202刻蝕形成的掩膜層用于在形成應(yīng)力層的過程中，保護(hù)后續(xù)形成的柵極層頂部表面。然而，在后續(xù)形成所述應(yīng)力層的外延沉積及工藝中，工藝氣體的離子容易擴(kuò)散進(jìn)入所述掩膜層內(nèi)，并且容易進(jìn)一步穿過所述掩膜層與柵極層相接觸，使得所述工藝氣體的離子與所述柵極層的材料發(fā)生反應(yīng)，并且在所述掩膜層的表面生成外延顆粒。為了避免所述工藝氣體的離子穿過所述掩膜層，并與柵極層反應(yīng)，后續(xù)需要在所述掩膜薄膜202內(nèi)摻雜碳離子，以阻擋工藝氣體離子的擴(kuò)散。
[0053]請參考圖4，對所述掩膜薄膜202進(jìn)行離子注入，在所述掩膜薄膜202內(nèi)摻雜碳離子。
[0054]在本實(shí)施例中，后續(xù)在襯底200內(nèi)形成的應(yīng)力層材料為硅鍺或碳化硅，形成應(yīng)力層的工藝為選擇性外延沉積工藝，在所述選擇性外延沉積工藝中，工藝氣體帶有半導(dǎo)體離子，例如硅離子。而經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，與柵極膜201的材料相比，半導(dǎo)體離子與碳離子之間具有更強(qiáng)的鍵合能，因此，對所述掩膜層內(nèi)摻雜碳離子，能夠在形成應(yīng)力層的過程中，使工藝氣體中的半導(dǎo)體離子會優(yōu)先與掩膜層內(nèi)的碳離子發(fā)生鍵合，從而避免了半導(dǎo)體離子穿過所述掩膜層，并進(jìn)一步與柵極層發(fā)生反應(yīng)的問題，以此防止在掩膜層表面生成外延顆粒，使得所形成的晶體管性能穩(wěn)定、可靠性提高。
[0055]本實(shí)施例中，在對所述掩膜薄膜202進(jìn)行刻蝕之前，在所述掩膜薄膜202內(nèi)注入碳離子，由于所述柵極膜201完全由所述掩膜薄膜202覆蓋，則所述碳離子不易進(jìn)入所述柵極膜201，使得后續(xù)刻蝕形成掩膜層之后，對暴露出的柵極膜201進(jìn)行刻蝕時，刻蝕速率和刻蝕時間容易控制，能夠保證所形成的柵極層形貌良好，且不易對襯底200表面造成損傷。
[0056]而且，由于所襯底200表面具有柵極膜201和掩膜薄膜202覆蓋，因此所注入的碳離子不易進(jìn)入襯底200內(nèi)，有利于使所形成的晶體管性能更為穩(wěn)定，不會因所述碳離子影響后續(xù)形成