晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体涉及一种晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]在晶体管的高K介质/后金属栅工程中，在完成高温退火进行离子激活之后，需要把伪栅(如多晶硅栅)去除，随后再填充金属栅电极，以形成高K介质/后金属栅结构。
[0003]参考图1，示意出了现有技术一种晶体管的形成方法的示意图。在衬底01中形成浅沟槽隔离区08，浅沟槽隔离区08的一侧形成有NMOS管的伪栅结构，另一侧形成有PMOS管的伪栅结构，每一伪栅结构如包括栅极介质层03、盖帽层06、伪栅02。
[0004]根据现有后栅工艺，在形成上述伪栅结构之后，需要去除其中的伪栅02。。参考图2，现有技术一般先用光刻胶07覆盖NMOS管部分，然后采用各向异性的干法刻蚀如等离子体刻蚀(Reactive 1n Etching, RIE)来去除材料为多晶硅的PMOS管的伪栅02，刻蚀剂选用酸性气体与氧气的混合气体，其中酸性气体作为反应气体，而氧气的作用是调整刻蚀速率，并且氧气可以与伪栅02外侧的刻蚀停止层(Contact etch stop layer, CESL) 04或层间介质层(inter-level dielectric, ILD) 05反应,生成氧化物,能够起到减少干法刻蚀的侧向刻蚀的作用。
[0005]但是现有技术的晶体管的形成方法，容易在去除伪栅02所形成的开口底部形成多晶娃残留09。
[0006]此外，如图3所示，在某些情况下，例如非易失性存储器中的某些区域，位于衬底01’上NMOS管的NMOS伪栅02A、NMOS栅极介质层03A、NMOS盖帽层06A与PMOS管的PMOS伪栅02B、PM0S栅极介质层03B、PM0S盖帽层06B相互连接为整体，在用光刻胶07’覆盖NMOS管部分并刻蚀PMOS伪栅02B时，容易在NMOS伪栅02A的侧壁上形成凹陷部，从而影响了晶体管的性能。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，减少去除伪栅所形成的开口底部的多晶娃残留问题。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种晶体管形成方法，包括:
[0009]提供衬底；
[0010]在所述衬底上形成至少一个伪栅结构，所述伪栅结构包括自下而上的栅极介质层、盖帽层和伪栅；
[0011]在所述伪栅结构露出的衬底中形成源区和漏区；
[0012]在所述伪栅结构上覆盖层间介质层；
[0013]采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅，在伪栅原本所在位置处形成开口，且在去除伪栅的过程中，氧气占刻蚀剂的比例随时间下降；
[0014]在所述开口中形成金属栅极。
[0015]可选的，采用等离子体刻蚀去除所述伪栅，在去除所述伪栅的过程中，等离子体刻蚀的偏置电压随时间下降。
[0016]可选的，在形成源区和漏区以后，形成层间介质层之前还包括:在伪栅的侧壁和伪栅露出的衬底上形成刻蚀阻挡层。
[0017]可选的，所述伪栅的材料为多晶硅，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的步骤中，所述刻蚀剂还包括溴化氢。
[0018]可选的，在去除所述伪栅的步骤中，溴化氢的流量在50标况毫升每分到500标况晕升每分的范围内，氧气的流量在2标况晕升每分到10标况晕升每分的范围内，刻蚀腔体的气压在2毫托到80毫托的范围内。
[0019]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的步骤中，刻蚀剂中氧气所占比例随时间线性下降，
[0020]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的过程中，刻蚀剂中氧气所占比例从2%到5%的范围内下降到0.2%至1%的范围内。
[0021]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的过程中，刻蚀剂中氧气所占比例从3%下降至Ij 0.6%ο
[0022]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的过程中，等离子体刻蚀的功率在100瓦到2000瓦的范围内。
[0023]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的步骤中，等离子体刻蚀的偏置电压随时间线性下降。
[0024]可选的，偏置电压起始值在50V到200V的范围内，偏置电压的终值在1V到30V的范围内。
[0025]可选的，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅的过程中，等离子体刻蚀的偏置电压从50V到下降到10V。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]去伪栅的过程中，氧气占刻蚀剂的比例随时间下降。在等离子刻蚀刚开始时，氧气占刻蚀剂的比例较高，可以起到减少侧向刻蚀的作用，对层间介质层的影响较小；氧气占刻蚀剂的比例随时间下降，在刻蚀到伪栅底部时，等离子刻蚀的强度因氧气占刻蚀剂的比例下降而增强，可以将伪栅的底部去除干净。
[0028]进一步，在等离子体刻蚀开始时，偏置电压较高，等离子体受偏置电压影响得到较大的加速度，使等离子体刻蚀的各向异性强，侧向刻蚀较少，因此在去除一个伪栅时，与其相邻的另一个伪栅具有较为平整的侧壁；此外，在去除伪栅底部时，等离子刻蚀的强度因偏置电压下降而降低，能够保证伪栅下面的盖帽层保持良好的形貌。
【附图说明】
[0029]图1至图3是现有技术一种晶体管的形成方法的示意图；
[0030]图4是本发明晶体管的形成方法一实施例的流程图；
[0031]图5至图8为图4所示方法中各步骤的示意图；
[0032]图9是本发明晶体管的形成方法另一实施例的示意图；
[0033]图10为图9所示实施例中偏置电压与刻蚀时间的关系图。
【具体实施方式】
[0034]在通过伪栅工艺形成金属栅极的晶体管形成方法中，在去除伪栅所形成的开口底部形成多晶硅残留。
[0035]分析去除伪栅的过程:去除伪栅时氧气过多容易导致干法刻蚀的刻蚀强度下降的问题，从而造成多晶硅去除不净，进而在去除伪栅所形成的开口底部形成多晶硅残留。
[0036]参考图4，示出了本发明晶体管的形成方法一实施例的流程图，本发明晶体管的形成方法包括以下大致步骤:
[0037]步骤SI，提供衬底；
[0038]步骤S2，在所述衬底上形成至少一个伪栅结构，所述伪栅结构包括自下而上的栅极介质层、盖帽层和伪栅；
[0039]步骤S3，在所述伪栅露出的衬底中形成源区和漏区；
[0040]步骤S4，在所述伪栅上覆盖层间介质层；
[0041]步骤S5，采用包括氧气的刻蚀剂去除所述伪栅，在伪栅原本所在位置处形成开口，且在去除伪栅的过程中，氧气占刻蚀剂的比例随时间下降；
[0042]步骤S6，在所述开口中形成金属栅极；
[0043]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0044]参考图5至图8,示出了图4所示实施例中各步骤的示意图。
[0045]如图5所示执行步骤SI，提供衬底100。在本实施例中，所述衬底100为硅衬底，在其他实施例中，所述衬底100还可以为锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底，对此本发明不做任何限制。
[0046]在本实施例中，以互补金属氧化物晶体管(Complementary Metal OxideSemiconductor, CMOS)为例，对本发明形成方法进行说明，互补氧化物晶体管包括PMOS和NMOS0在提供衬底100后，还在衬底100中形成隔离结构101，所述隔离结构101为浅沟槽隔离结构，在其他实施例中，所述隔离结构还可以为局部氧化隔离。所述隔离结构101用于将所述衬底100分成NMOS区衬底与PMOS区衬底，在其他实施例中，也可以不形成所述隔离结构101。
[0047]继续参考图5，执行步骤S2，在所述PMOS区衬底表面形成PMOS伪栅结构，所述PMOS伪栅结构包括自下而上的PMOS栅极介质层102A、PMOS盖帽层103A、PMOS伪栅105A，在所述NMOS区衬底表面形成NMOS伪栅结构，所述NMOS伪栅结构包括自下而上的NMOS栅极介质层102B、NM0S盖帽层103B、NM0S伪栅105B。
[0048]具体地，在本实施例中，所述PMOS栅极介质层102A、NM0S栅极介质层102B的材料为氧化铪，氧化铪作为一种高K材料，具有较高的介电常数。
[0049]所述PMOS伪栅105A、NM0S伪栅105B的材料为多晶硅，多晶硅为伪栅的惯用材料。
[0050]所述PMOS盖帽层103A、NM0S盖帽层103B的材料为氮化钛，作为PMOS栅极介质层102A.NM0S栅极介质层102B的保护层。
[0051]但本发明对PMOS栅极介质层102A、NM0S栅极介质层102B、PM0S盖帽层103A、NM0S盖帽层103B、PM0S伪栅105A、NM0S伪栅105B的具体材料不做限制。
[0052]继续参考图5，执行步骤S3，以所述PMOS伪栅结构、NMOS伪栅结构为掩模，在PMOS区衬底、NMOS区衬底中分别形成源区、漏区(未示出)。
[0053]在本实施例中，所述PMOS区衬底中的源区、漏区采用应力锗硅形成，NMOS区衬底的源区、漏区采用碳化硅形成，但本发明对源区、漏区的具体形成方法和材料不做限制。
[0054]在本实施例中，在形成源区、漏区以后，在所述衬底100表面以及PMOS伪栅结构、NMOS伪栅结构的侧壁形成刻蚀阻挡层104，作为后续工艺的刻蚀阻挡层，在其他实施例中，也可以不形成所述刻蚀阻挡层104。
[0055]继续参考图5，执行步骤S4，在所述刻蚀阻挡层104及所述PMOS伪栅结构、NMOS伪栅结构上覆盖层间介质层106。
[0056]具体地,所述层间介质层106的材料为氧化娃,但本发明对层间介质层106的材料不做限制。
[0057]接下来对所述层间介质层106进行化学机械研磨，以露出PMOS伪栅结构、NMOS伪栅结构的上表面。
[0058]参考图6，执行步骤S5，对所述PMOS伪栅结构进行等离子体刻蚀以去除PMOS伪栅105A，以形成对应PMOS伪栅105A形状的开口 201。
[0059]在本实施例中，去除所述PMOS伪栅102A与去除所述NMOS伪栅105B分别进行，因此，在对所述PMOS伪栅结构进行等离子体刻蚀以前，先在NMOS区衬底上覆盖图形化的掩模层107，以所述图形化的掩模层107为掩模，对所述PMOS伪栅结构进行等离子体刻蚀。
[0060]在本实施例中，具体地，等离子体刻蚀的刻蚀剂为溴化氢与氧气的混合气体，所述溴化氢为反应气体。在干法刻蚀过程中，氧气占溴化氢与氧气的混合气体的比例随时间下降。在其他实施例中还可以采用包括氧气在内的其他混合气体。
[0061]需要说明的是，在等离子体刻蚀的过程中，溴化氢的流量在50标况毫升每分到500标况晕升每分的范围内，氧气的流量在2标况晕升每分到10标况晕升每分的范围内，刻蚀腔体的气压在2毫托到80毫托的范围内，等离子体刻蚀的功率在100瓦到2000瓦的范围内。
[0062]参考图7，示出了氧气占的比例与刻蚀时间之间的关系，其中X表示刻蚀时间，Y表示氧气占溴化氢与氧气的混合