晶體管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種晶體管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展，MOS晶體管的特征尺寸也越來(lái)越小，為了降低 MOS晶體管柵極的寄生電容、提高器件速度，高K柵介電層與金屬柵極的柵極結(jié)構(gòu)被引入到 MOS晶體管中。
[0003] "后柵（Gate-Last) "工藝被廣泛地應(yīng)用于高K柵介電層與金屬柵極的制造工藝 中。與"前柵（Gate-First)"工藝相比，后柵工藝制作的器件可以避免源區(qū)或漏區(qū)退火對(duì)晶 體管其他結(jié)構(gòu)的影響。因此采用后柵工藝制作的器件穩(wěn)定性更高。
[0004] 參考圖1至圖3,示出了現(xiàn)有技術(shù)一種采用后柵工藝的晶體管制造方法的示意圖。
[0005] 參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100上形成保護(hù)層101，在所述保 護(hù)層101上形成偽柵102,在所述偽柵側(cè)壁形成側(cè)墻103,在所述偽柵102之間形成層間介 質(zhì)層104。
[0006] 參考圖2,去除所述偽柵102和保護(hù)層101，形成溝槽110。
[0007] 參考圖3,向所述溝槽110內(nèi)填充柵介電層和金屬材料，以形成金屬柵電極，對(duì)所 述晶體管進(jìn)行平坦化處理，直至露出層間介質(zhì)層104,形成金屬柵。
[0008] 然而，在對(duì)上述工藝形成的晶體管檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)晶體管易發(fā)生失效，成品率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種晶體管的制造方法，提高所形成的晶體管的成品 率。
[0010] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶體管的制造方法，包括：
[0011] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0012] 在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成保護(hù)層、刻蝕阻擋層、偽柵材料層；
[0013] 對(duì)偽柵材料層、刻蝕阻擋層和保護(hù)層進(jìn)行第一刻蝕，形成偽柵以及位于偽柵下方 的剩余刻蝕阻擋層和剩余保護(hù)層；
[0014] 在所述偽柵之間的半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層；
[0015] 去除所述偽柵，形成露出剩余刻蝕阻擋層的凹槽；
[0016] 去除所述凹槽內(nèi)的剩余刻蝕阻擋層和剩余保護(hù)層，露出所述襯底；
[0017] 向露出襯底的凹槽內(nèi)填充柵介電層和金屬材料，形成金屬柵極。
[0018] 可選的，所述去除所述偽柵的步驟中，所述刻蝕阻擋層的刻蝕速率小于所述偽柵 的刻蝕速率。
[0019] 可選的，所述刻蝕阻擋層的材料為氮化鈦。
[0020] 可選的，形成所述刻蝕阻擋層的方法包括物理氣相沉積或原子層沉積。
[0021] 可選的，所述刻蝕阻擋層的厚度在20人到40A的范圍內(nèi)。
[0022] 可選的，所述保護(hù)層的材料為氧化硅。
[0023] 可選的，所述保護(hù)層的厚度小于8Λ。
[0024] 可選的，所述去除所述凹槽內(nèi)的剩余刻蝕阻擋層和剩余保護(hù)層，露出所述襯底的 步驟包括：對(duì)所述凹槽進(jìn)行第一清洗，去除所述剩余刻蝕阻擋層，露出所述剩余保護(hù)層；對(duì) 所述凹槽進(jìn)行第二清洗，去除所述剩余保護(hù)層，露出所述襯底。
[0025] 可選的，對(duì)所述凹槽進(jìn)行第一清洗去除所述剩余刻蝕阻擋層，露出所述剩余保護(hù) 層的步驟中，所述刻蝕阻擋層的刻蝕速率大于所述保護(hù)層的刻蝕速率。
[0026] 可選的，對(duì)所述凹槽進(jìn)行第二清洗去除所述剩余保護(hù)層的步驟包括：所述層間介 質(zhì)層的刻蝕速率大于保護(hù)層的刻蝕速率。
[0027] 可選的，對(duì)所述凹槽進(jìn)行第一清洗，去除所述剩余刻蝕阻擋層，露出所述剩余保護(hù) 層的步驟包括：采用氨水、雙氧水和水的混合溶液對(duì)所述凹槽進(jìn)行所述第一清洗。
[0028] 可選的，對(duì)所述凹槽進(jìn)行第二清洗，去除所述剩余保護(hù)層，露出所述襯底的步驟包 括：采用稀釋的氫氟酸對(duì)所述凹槽進(jìn)行所述第二清洗。
[0029] 可選的，所述保護(hù)層的材料為熱氧化形成的氧化物，所述層間介質(zhì)層的材料為化 學(xué)氣相沉積形成的氧化物。
[0030] 可選的，對(duì)偽柵材料層、刻蝕阻擋層和保護(hù)層進(jìn)行第一刻蝕之后，在所述偽柵之間 填充層間介質(zhì)層之前，所述制造方法還包括在所述偽柵的側(cè)壁上形成側(cè)墻。
[0031] 可選的，在所述偽柵之間填充層間介質(zhì)層之后，去除所述偽柵之前，所述制造方法 還包括：采用化學(xué)機(jī)械研磨使層間介質(zhì)層表面與偽柵表面齊平。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 本發(fā)明晶體管的制造方法在保護(hù)層上設(shè)置一刻蝕阻擋層，所述保護(hù)層和刻蝕阻擋 層共同用作緩沖層，通過(guò)設(shè)置所述刻蝕阻擋層能夠有效地減小保護(hù)層的厚度；由于保護(hù)層 的厚度得到了有效的減小，在后續(xù)保護(hù)層的去除過(guò)程中，去除保護(hù)層所用的時(shí)間比較短，可 以避免層間介質(zhì)層的過(guò)度損失。
[0034] 此外，在去除偽柵的工藝中，以所述刻蝕阻擋層作為停止層對(duì)偽柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕， 可以使去除偽柵的刻蝕能夠很好的停止在刻蝕阻擋層上，提高了工藝的可控性，從而減少 了刻蝕形成偽柵的過(guò)程中偽柵露出的半導(dǎo)體襯底的損失。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)一種采用后柵工藝的晶體管制造方法的示意圖；
[0036] 圖4至圖10是本發(fā)明晶體管的制造方法一實(shí)施例各步驟的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 有【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)形成的晶體管易發(fā)生失效、成品率低。
[0038] 結(jié)合圖1至圖3示出的現(xiàn)有技術(shù)晶體管的制造方法的示意圖，分析晶體管失效、成 品率低的原因：
[0039] 參考圖1，晶體管保護(hù)層101的材料與層間介質(zhì)層104的材料同為氧化物，在通過(guò) 稀釋的氫氟酸溶液清洗去除所述保護(hù)層101的同時(shí)，也會(huì)消耗部分厚度的層間介質(zhì)層104。 而且，由于保護(hù)層101和層間介質(zhì)層104的形成工藝不同（形成保護(hù)層101的方法大多為 熱氧化工藝，形成層間介質(zhì)層104的方法大多為化學(xué)氣相沉積工藝），稀釋的氫氟酸溶液對(duì) 層間保護(hù)層101和層間介質(zhì)層104的刻蝕速率也不相同，層間介質(zhì)層104的刻蝕速率遠(yuǎn)大 于保護(hù)層101的刻蝕速率。現(xiàn)有技術(shù)中，保護(hù)層101在偽柵形成和去除的過(guò)程中起到刻蝕 停止的作用，厚度不能太薄，因此在去除保護(hù)層101時(shí)也會(huì)去除較厚的層間介質(zhì)層104,使 層間介質(zhì)層104的上表面低于側(cè)墻103的頂部。
[0040] 如圖2所示，在偽柵102和保護(hù)層101被去除之后，形成溝槽110,之后如圖3所 示，在凹槽110中填充柵介電層和金屬材料形成金屬柵極111。在向凹槽110中填充材料的 同時(shí)，柵介電層和金屬材料還覆蓋了側(cè)墻103的頂部以及側(cè)墻103兩側(cè)的層間介質(zhì)層104。 后續(xù)通過(guò)平坦化處理，形成金屬柵極111后，由于層間介質(zhì)層104的上表面低于側(cè)墻103的 頂部，因此位于側(cè)墻103兩側(cè)的層間介質(zhì)層104表面還會(huì)被金屬材料覆蓋，從而影響了層間 介質(zhì)層104的絕緣性，容易導(dǎo)致晶體管失效、良品率降低。
[0041] 為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶體管的制造方法，包括：
[0042] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0043] 在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成保護(hù)層、刻蝕阻擋層、偽柵材料層；
[0044] 對(duì)偽柵材料層、刻蝕阻擋層和保護(hù)層進(jìn)行第一刻蝕，形成偽柵以及位于偽柵下方 的剩余刻蝕阻擋層和剩余保護(hù)層；
[0045] 在所述偽柵之間的半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層；
[0046] 去除所述偽柵，形成露出剩余刻蝕阻擋層的凹槽；
[0047] 去除所述凹槽內(nèi)的剩余刻蝕阻擋層和剩余保護(hù)層，露出所述襯底；
[0048] 向露出襯底的凹槽內(nèi)填充柵介電層和金屬材料，形成金屬柵極。
[0049] 本發(fā)明晶體管的制造方法在保護(hù)層上設(shè)置一刻蝕阻擋層，所述保護(hù)層和刻蝕阻擋 層共同用作緩沖層，通過(guò)設(shè)置所述刻蝕阻擋層能夠有效地減小保護(hù)層的厚度；由于保護(hù)層 的厚度得到了有效的減小，在后續(xù)保護(hù)層的去除過(guò)程中，去除保護(hù)層所用的時(shí)間比較短，可 以避免層間介質(zhì)層的過(guò)度損失。此外，在去除偽柵的工藝中，以所述刻蝕阻擋層作為停止層 對(duì)偽柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，可以使去除偽柵的刻蝕能夠很好的停止在刻蝕阻擋層上，提高了工 藝的可控性，從而減少了刻蝕形成偽柵的過(guò)程中偽柵露出的半導(dǎo)體襯底的損失。
[0050] 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(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0051] 圖4至圖10是本發(fā)明所提供的晶體管的制造方法一實(shí)施例中各個(gè)步驟的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0052] 參考圖4,提供半導(dǎo)體襯底200,在所述半導(dǎo)體襯底200上依次形成保護(hù)層201、刻 蝕阻擋層211、偽柵材料層202。
[0053] 所述半導(dǎo)體襯底200是后續(xù)工藝的工作平臺(tái)。所述半導(dǎo)體襯底200的材料選自單 晶硅、多晶硅或者非晶硅；所述半導(dǎo)體襯底200也可以選自硅、鍺、砷化鎵或鍺硅化合物；所 述半導(dǎo)體襯底200還可以選自具有外延層或外延層上娃結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體襯底200還可以 是其他半導(dǎo)體材料；所述半導(dǎo)體襯底200還可以為疊層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如Si/SiGe、絕緣體 上硅（SOI)或絕緣體上硅鍺（SGOI)。本發(fā)明對(duì)此不做任何限制。本實(shí)施例中所述襯底200 為一般平面的娃襯底。
[0054] 所述保護(hù)層201可以在去除刻蝕阻擋層211的過(guò)程中，起到保護(hù)半導(dǎo)體襯底200 的作用，避免刻蝕工藝對(duì)半導(dǎo)體襯底200的損傷。另外，所述保護(hù)層201還可避免刻蝕阻擋 層的金屬離子與半導(dǎo)體襯底200直接接觸引起的器件可靠性方面的問(wèn)題。
[0055] 所述保護(hù)層201材料為氧化物，可以通過(guò)對(duì)所述半導(dǎo)體襯底200氧化工藝獲得，或 者通過(guò)化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積或者爐管的方式形成。本實(shí)施例中所述保 護(hù)層201的材料為熱氧化形成的氧化物。
[0056] 所述保護(hù)層的材料可以為氧化硅或氮氧化硅等。除此之外，保護(hù)層201的材料也 可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他材料，本發(fā)明在此不做限制。
[0057] 所述保護(hù)層201的厚度可以小于8人。在后續(xù)去除偽柵的刻蝕中，刻蝕阻擋層211 能很好地起到刻蝕停止的作用，因此即使保護(hù)層201厚度較小（小于aA )，所述保護(hù)層201 和所述刻蝕阻擋層211也能有效保護(hù)半導(dǎo)體襯底200,避免刻蝕工藝對(duì)晶體管溝道區(qū)域造 成的損傷，提商所形成晶體管的性能，進(jìn)而提商晶體管制造的良品率。
[0058] 所述刻蝕阻擋層211在后續(xù)去除偽柵的刻蝕中起到刻蝕停止的作用，使對(duì)偽柵的 刻蝕能夠停止在刻蝕阻擋層211上。
[0059] 所述刻蝕阻擋層211的材料設(shè)置為：在去除所述偽柵的步驟中，所述刻蝕阻擋層 211的刻蝕速率小于所述偽柵的刻蝕速率；并且在后續(xù)去除所述刻蝕阻擋層211的清洗過(guò) 程中，所述刻蝕阻擋層211的刻蝕速率大于所述保護(hù)層201的刻蝕速率。
[0060] 具體的，本實(shí)施例中，所述刻蝕阻擋層211的材料為氮化鈦。
[0061] 所述刻蝕阻擋層211可以采用物理氣相沉積或原子層沉積等方法在所述保護(hù)層 201表面形成。
[0062] 需