晶体管的形成方法
【专利摘要】一种晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，包括NMOS区域和PMOS区域；形成覆盖部分PMOS区域的第一栅介质层、第一盖帽层以及第一伪栅极、形成覆盖部分NMOS区域的第二栅介质层、第二盖帽层以及第二伪栅极；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与第一伪栅极、第二伪栅极的表面齐平；去除第一伪栅极，形成第一凹槽；在第一凹槽内形成第一功函数层和第一栅极；在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极和第二伪栅极表面被氧化；在氢气氛围下对第二伪栅极进行第二退火处理；去除所述第二伪栅极，形成第二凹槽；在第二凹槽内形成第二功函数层和第二栅极。所述方法可以提高形成的晶体管的性能。
【专利说明】
晶体管的形成方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件集成度的不断提高，技术节点的降低，传统的栅介质层不断变薄，晶体管漏电量随之增加，引起半导体器件功耗浪费等问题。为解决上述问题，现有技术提供一种将金属栅极替代多晶硅栅极的解决方案。其中，“后栅(gate last)”工艺为形成高K金属栅极晶体管的一个主要工艺。
[0003]现有形成高K金属栅极晶体管的方法包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅介质层和覆盖栅介质层的伪栅极，以及位于所述半导体衬底上并覆盖所述栅介质层和伪栅极的介质层，所述介质层的表面与伪栅极表面齐平；去除所述伪栅结构后形成凹槽；在所述凹槽内依次形成功函数层和金属层，所述金属层填充满凹槽，作为晶体管的金属栅极。
[0004]在半导体衬底上采用后栅工艺同时形成NMOS晶体管和PMOS晶体管时，需要先去除PMOS区域上的伪栅极，形成PMOS晶体管的金属栅极，然后去除NMOS区域上的伪栅极，形成NMOS晶体管的金属栅极。在形成NMOS晶体管的金属栅极的过程中，容易对PMOS晶体管已经形成的金属栅极造成损伤，从而影响PMOS晶体管的性能。
[0005]采用上述后栅工艺形成的晶体管的性能有待进一步的提高。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，提高形成的晶体管的性能。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域；形成覆盖部分PMOS区域的第一栅介质层、位于第一栅介质层表面的第一盖帽层以及位于第一盖帽层表面的第一伪栅极以及形成覆盖部分NMOS区域的第二栅介质层、位于第二栅介质层表面的第二盖帽层以及位于第二盖帽层表面的第二伪栅极；在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与第一伪栅极、第二伪栅极的表面齐平；去除第一伪栅极，在PMOS区域上形成第一凹槽；在所述第一凹槽内形成第一功函数层和位于所述第一功函数层表面填充满所述第一凹槽的第一栅极；在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极和第二伪栅极表面被氧化；在氢气氛围下对第二伪栅极进行第二退火处理；去除所述第二伪栅极，在NMOS区域上形成第二凹槽；在所述第二凹槽内形成第二功函数层和位于所述第二功函数层表面填充满所述第二凹槽的第二栅极。
[0008]可选的，所述第一伪栅极包括第一多晶娃层、位于第一多晶娃层表面的掺杂有防扩散离子的第一掺杂多晶硅层和第一非晶硅层；所述第二伪栅极包括第二多晶硅层、位于多第二晶硅层表面的掺杂有防扩散离子的第二掺杂多晶硅层和第二非晶硅层。
[0009]可选的，所述掺杂多晶硅层内的防扩散离子包括C、Ge、As、P或B。
[0010]可选的，所述防扩散离子的掺杂浓度范围为0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。
[0011]可选的，所述第一退火处理的气体氛围还包括含氮气体。
[0012]可选的，所述第一退火处理在包含有N2O和NH3的气体氛围下进行。
[0013]可选的，所述第一退火处理的温度为600°C?1200°C，时间为1ms?10s。
[0014]可选的，所述第二退火处理的温度为600°C?1200°C，时间为1ms?10s。
[0015]可选的，在进行第二退火处理之前，形成暴露出第二伪栅极的掩膜层，所述掩膜层的材料为TiN、SiN或S1N。
[0016]可选的，在形成所述介质层之前，还包括:在所述第一伪栅极两侧的PMOS区域内形成第一源漏极，在所述第二伪栅极两侧的NMOS区域内形成第二源漏极。
[0017]可选的，采用干法刻蚀工艺去除所述第一伪栅极和第二伪栅极。
[0018]可选的，所述干法刻蚀工艺采用的气体包括HBr和Ar，HBr的流速为1sccm?100sccm, Ar 的流速为 1sccm ?lOOOsccm。
[0019]可选的，在去除所述第一伪栅极之后，对所述第一凹槽进行湿法清洗。
[0020]可选的，所述湿法清洗采用的清洗溶液包括HCl与H2O2的混合溶液或者NH 40H与H2O2的混合溶液。
[0021]可选的，在去除所述第二伪栅极之后，采用干法刻蚀工艺进行刻蚀后处理步骤。
[0022]可选的，所述刻蚀后处理步骤采用的刻蚀气体包括:CF# Cl 2，其中CF^ Cl 2的气体流量为比为80:20?65:35。
[0023]可选的，形成所述第一栅介质层、第一盖帽层、第一伪栅极、第二栅介质层、第二盖帽层和第二伪栅极的方法包括:在所述半导体衬底表面依次形成栅介质材料层、盖帽材料层、伪栅极材料层；刻蚀所述伪栅极材料层、盖帽材料层和栅介质材料层，形成位于PMOS区域上的第一栅介质层、第一盖帽层和第一伪栅极，位于NMOS区域上的第二栅介质层、第二盖帽层和第二伪栅极。
[0024]可选的，所述第一栅介质层和第二栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝或硅氧化铪，所述第一盖帽层和第二盖帽层的材料为TiN。
[0025]可选的，所述第一功函数层的材料为TiN，第二功函数层的材料为TiAl或TiC。
[0026]可选的，所述第一栅极和第二栅极的材料包括铝、铜、银、铂、钨或氮化钨。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明的技术方案的晶体管的形成方法中，在半导体衬底的PMOS区域上形成第一栅介质层、第一盖帽层以及第一伪栅极、在NMOS区域上形成第二栅介质层、第二盖帽层以及第二伪栅极；然后在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与第一伪栅极、第二伪栅极的表面齐平；去除第一伪栅极后，在PMOS区域上形成第一凹槽；然后在第一凹槽内形成第一功函数层和第一栅极；随后在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极和第二伪栅极表面被氧化；然后在去除第二伪栅极之前，在氢气氛围下对第二伪栅极进行第二退火处理，使得第二栅极表面被氧化形成的氧化物减少，这样在去除第二伪栅极过程中，可以减少对介质层的损伤，从而提高形成的晶体管的性能，然后再在去除第二伪栅极形成的第二凹槽内形成第二功函数层和第二栅极，所述第一退火处理在第一栅极表面形成的氧化物能够在形成第二功函数和第二栅极的过程中保护所述第一栅极。
[0029]进一步，所述第二伪栅极包括第二多晶硅层、位于多第二晶硅层表面的掺杂有防扩散离子的第二掺杂多晶硅层和第二非晶硅层。在进行第一退火处理过程中，所述气体氛围内的氧原子会渗入第二伪栅极内，与第二伪栅极内的硅反应形成氧化硅，不利于后续去除第二伪栅极。所述第二掺杂多晶硅层内的防扩散离子与硅原子形成的联合体能够有效降低硅中的间隙，从而阻止氧原子向下扩散至第二伪栅极的底部，避免在去除所述第二伪栅极之后形成的第二凹槽底部残留氧化硅，影响后续形成的第二功函数层与第二栅极的质量。
[0030]进一步，所述第一退火处理的气体氛围还包括含氮气体，在所述第一栅极表面形成氮化物，能够进一步对第一栅极起到保护作用。
【附图说明】
[0031]图1至图9是本发明的晶体管的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】中所述，现有技术形成的晶体管的性能有待进一步的提尚。
[0033]现有技术在形成NMOS晶体管的金属栅极过程中，对金属栅极进行化学机械研磨时容易损伤PMOS晶体管已经形成的功函数层和金属栅极，从而影响PMOS晶体管的性能。
[0034]为了避免上述问题，可以在形成PMOS晶体管的金属栅极之后，进行含氧气氛下的退火处理，在PMOS晶体管的金属栅极表面形成氧化层，以在对NMOS的金属栅极进行化学机械掩膜的同时保护所述PMOS晶体管的金属栅极。但是，在进行上述退火的过程中，氧原子会渗入NMOS区域的伪栅极内，在所述伪栅极表面形成氧化层，后续在去除所述NMOS区域上的伪栅极时，需要首先去除所述氧化层，容易造成衬底表面介质层的损伤，从而影响形成的晶体管的性能。
[0035]本发明的实施例中，在形成PMOS区域上的PMOS晶体管的第一功函数层和第一栅极之后，进行含氧气氛下的第一退火处理，使得第一栅极和第一伪栅极表面被氧化，然后在去除NMOS区域上的第二伪栅极之前，在氢气氛围下对所述第二伪栅极进行第二退火，使得所述第二伪栅极表面在第一退火过程中长生的氧化层被还原，去除所述氧化层内的氧原子，使得在去除所述第二伪栅极时，能够减少对介质层的损伤。
[0036]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。
[0037]请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100包括PMOS区域和NMOS区域。
[0038]所述半导体衬底100可以是硅或者绝缘体上硅(SOI)，所述半导体衬底100也可以是锗、锗硅、砷化镓或者绝缘体上锗，本实施中所述半导体衬底100的材料为体硅。所述NMOS区域和PMOS区域上后续分别形成NMOS晶体管和PMOS晶体管。
[0039]所述半导体衬底100内还形成有浅沟槽隔离结构101。所述浅沟槽隔离结构包括位于沟槽表面的垫氧化层和位于所述垫氧化层表面，填充满沟槽的隔离层。
[0040]本实施例中，所述NMOS区域和PMOS区域之间通过浅沟槽隔离结构101隔离。
[0041]请参考图2，形成覆盖部分PMOS区域的第一栅介质层211、位于第一栅介质层211表面的第一盖帽层212以及位于第一盖帽层212表面的第一伪栅极213以及形成覆盖部分NMOS区域的第二栅介质层221、位于第二栅介质层221表面的第二盖帽层222以及位于第二盖帽层222表面的第二伪栅极223。
[0042]所述第一栅介质层211和第二栅介质层221的材料为高K介质材料，例如氧化給、
氧化锆、氧化铝或硅氧化铪等。
[0043]所述第一盖帽层212和第二盖帽层222的材料为TiN，所述第一盖帽层212和第二盖帽层222用于保护下方的第一栅介质层211和第二栅介质层221。
[0044]所述第一伪栅极213和第二伪栅极223的材料可以是非晶硅。本实施例中，所述第一伪栅极213包括第一多晶娃层213a、位于第一多晶娃层213a表面的掺杂有防扩散离子的第一掺杂多晶硅层213b和第一非晶硅层213c ;所述第二伪栅极223包括第二多晶硅层223a、位于多第二晶硅层223a表面的掺杂有防扩散离子的第二掺杂多晶硅层223b和第二非晶硅层223c。
[0045]所述第一掺杂多晶硅层213b和第二掺杂多晶硅层223b内掺杂的防扩散离子包括C、Ge、As、P或B等。上述防扩散离子能够与娃原子形成联合体，能够有效降低娃中的间隙，避免后续对PMOS区域上的第一金属栅极进行退火时，氧原子渗入到NMOS区域上的第二伪栅极底部。
[0046]所述第一掺杂多晶硅层213b和第二掺杂多晶硅层223b内掺杂的防扩散离子的浓度为 0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。
[0047]形成所述第一栅介质层211和第二栅介质层221、第一盖帽层212和第二盖帽层222、第一伪栅极213和第二伪栅极223的方法包括:在所述半导体衬底100表面依次形成栅介质材料层、盖帽材料层、伪栅极材料层；刻蚀所述伪栅极材料层、盖帽材料层和栅介质材料层，形成位于PMOS区域上的第一栅介质层211、第一盖帽层212和第一伪栅极213，位于NMOS区域上的第二栅介质层221、第二盖帽层222和第二伪栅极223。
[0048]请参考图3，在所述第一栅介质层211、第一盖帽层212以及第一伪栅极213侧壁表面形成侧墙300，在所述第二栅介质层221、第二盖帽层222以及第二伪栅极223侧壁表面形成侧墙300 ;然后在所述第一伪栅极213两侧的PMOS区域内形成第一源漏极301，在第二伪栅极223两侧的NMOS区域内形成第二源漏极302。
[0049]所述侧墙300的材料可以为氮化硅、氧化硅或氮化硅与氧化硅的叠层结构。
[0050]形成所述侧墙300之后，以所述第一伪栅极213及其两侧的侧墙300为掩膜，对所述第一伪栅极213两侧的半导体衬底100的PMOS区域内进行P型离子注入，并进行退火处理，形成第一源漏极301 ;以所述第二伪栅极223及其两侧的侧墙300为掩膜，对所述第二伪栅极223两侧的半导体衬底100的NMOS区域进行N型离子注入，并进行退火处理，形成第二源漏极302。后续在所述PMOS区域上形成P型晶体管，在所述NMOS区域上形成N型晶体管。
[0051]请参考图4，在所述半导体衬底100上形成介质层400，所述介质层400的表面与第一伪栅极213、第二伪栅极223的顶部表面齐平。
[0052]所述介质层400的材料为氧化硅、掺磷氧化硅、掺硼氧化硅等介质材料，也可以为低K介质材料或超低K介质材料，例如无定形碳、含硅气凝胶等。可以采用化学气相沉积工艺形成所述介质层400。本实施例中，在所述半导体衬底100上形成介质材料之后，对所述介质材料进行平坦化，形成介质层400，使所述介质层400的表面与第一伪栅极213和第二伪栅极223的顶部表面齐平。
[0053]请参考图5，去除第一伪栅极213 (请参考图4)，在PMOS区域上形成第一凹槽401。
[0054]本实施例中，采用干法刻蚀工艺去除所述第一伪栅极213，具体的，在本发明的一个实施例中，所述干法刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括HBr和Ar，其中，HBr的流速为1sccm ?lOOOsccm，Ar 的流速为 1sccm ?lOOOsccm。
[0055]在本发明的其他实施例中，也可以采用湿法刻蚀工艺去除所述第一伪栅极213，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液可以是四甲基氢氧化氨(TMAH)溶液或KOH溶液。
[0056]在去除所述第一伪栅极213之前，可以在所述NMOS区域上形成掩膜层，保护NMOS区域表面的第二伪栅极223，在去除所述第一伪栅极213之后，去除所述掩膜层。
[0057]在采用干法刻蚀工艺去除所述第一伪栅极213的过程中，刻蚀气体能够与待刻蚀材料发生反应，产生不挥发的聚合物残留在形成的凹槽401内，所以，本实施例中，在形成所述凹槽401之后，采用湿法清洗工艺，对所述凹槽401进行清洗，以去除所述残留杂质。所述清洗溶液可以是HCl与H2O2的混合溶液或者NH4OH与H2O2的混合溶液等。
[0058]请参考图6，在所述第一凹槽401 (请参考图5)内形成第一功函数层411和位于所述第一功函数层411表面填充满所述第一凹槽401的第一栅极412。
[0059]所述第一功函数层411和第一栅极412的形成方法包括:在所述第一凹槽401内壁表面以及介质层400、第二伪栅极223表面形成第一功函数材料层之后，在所述第一功函数材料层表面形成第一栅极材料层，所述第一栅极材料层填充满第一凹槽401，然后以所述介质层400为停止层，对所述第一栅极材料层和第一功函数材料层进行平坦化，形成所述第一功函数层411和第一栅412。
[0060]可以采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或射频物理气相沉积工艺形成所述第一功函数材料层和第一栅极材料层。
[0061]本实施例中，所述第一功函数层411的材料为氮化钛，用于调整PMOS晶体管的功函数。
[0062]在本发明的其他实施例中，所述第一功函数材料层411还可以采用其他本领域常用的用于调节PMOS功函数的材料，所述第一功函数材料层411可以是单层结构，也可以是多种材料层组成的堆叠结构。
[0063]所述第一栅极412的材料为铝、铜、银、铂、钨、氮化钨、硅化物中的一种或几种。本实施例中，所述第一栅极412的材料为Al。
[0064]请参考图7，在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极412和第二伪栅极223表面被氧化。
[0065]所述第一退火处理过程中，氧原子与第一栅极412表面发生反应，在所述第一栅极412表面形成第一保护层413，同时所述氧原子还与第二伪栅极223表面反应形成第二保护层224。所述第一保护层413可以在后续去除第二伪栅极223、形成NMOS区域上的第二功函数层、第二栅极时进行化学机械研磨过程中，保护所述第一栅极412。
[0066]在本发明的其他实施例中，所述第二退火处理气体氛围还包括含氮气体，可以使第一栅极412和第二伪栅极223表面同时被氮化。
[0067]本实施例中，所述第一退火处理在包含有N2O和NH3的气体氛围下进行，退火温度为 600°C?1200°C，时间为 1ms ?1s0
[0068]所述第一退火处理可以采用炉管退火、尖峰退火、快速热退火等退火工艺，所述退火的时间可以根据不同退火工艺进行调整。
[0069]所述第一退火处理形成的第一保护层413内包括氧化物和氮化物，本实施例中，所述第一栅极412的材料为Al，所述第一保护层413内包含氧化铝和氮化铝。
[0070]在进行第一退火处理过程中，所述气体氛围内的氧原子会渗入第二伪栅极223内，与第二伪栅极223内的硅反应形成氧化硅，不利于后续去除第二伪栅极223。
[0071]本实施例中，所述第二伪栅极223包括第二多晶硅层223a、位于第二多晶硅层223a表面的掺杂有防扩散离子的第二掺杂多晶硅层223b和第二非晶硅层223c。所述第二掺杂多晶硅层223b内的防扩散离子与硅原子形成的联合体能够有效降低硅中的间隙，从而阻止氧原子向下扩散至第二伪栅极223的底部，避免在去除所述第二伪栅极223之后形成的第二凹槽底部残留氧化硅，影响后续形成的第二功函数层与第二栅极的质量。
[0072]请参考图8，在氢气氛围下对第二伪栅极223进行第二退火处理后，去除所述第二伪栅极223 (请参考图7)。
[0073]所述第二退火处理对第二伪栅极223进行，所以，在进行所述退火处理之前，在所述介质层400上形成掩膜层，所述掩膜层暴露出待刻蚀的第二伪栅极223的表面。所述掩膜层的材料可以是TiN、SiN, S1N等。在进行所述第二退火处理之后，去除所述掩膜层。
[0074]所述第二退火处理在氢气氛围下进行，所述氢气为还原性气体，能够去除所述第二伪栅极223表面的第二保护层224(请参考图7)内的氧原子。所述第二退火处理的温度为 600°C?1200°C，时间为 1ms ?1s0
[0075]所述第二退火处理可以采用炉管退火、尖峰退火、快速热退火等退火工艺，所述退火的时间可以根据不同退火工艺进行调整。
[0076]在去除第二伪栅极223的过程中，首先要去除所述第二伪栅极223顶部表面的第二保护层224，由于所述第二保护层224的主要成分为氧化硅，与介质层400的材料相同，在去除所述第二保护层224的过程中，会导致介质层400也受到损伤。
[0077]所述第二退火处理可以降低第二伪栅极223表面的第二保护层224内的氧化硅含量，后续在去除所述第二保护层224的过程中，降低对介质层400的损伤。
[0078]进行所述第二退火处理之后，去除所述第二保护层224以及第二伪栅极223。
[0079]可以采用湿法或干法刻蚀工艺去除所述第二保护层224，所述湿法刻蚀可以采用氢氟酸溶液，所述干法刻蚀工艺可以采用cf4、C2F6等含氟气体。
[0080]然后采用干法刻蚀工艺去除所述第二伪栅极223，本实施例中，采用干法刻蚀工艺去除所述第二伪栅极223。
[0081]具体的，在本发明的一个实施例中，所述干法刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括HBr和Ar，其中，HBr的流速为1sccm?lOOOsccm, Ar的流速为1sccm?lOOOsccm。
[0082]在本发明的其他实施例中，也可以采用其他刻蚀气体进行上述刻蚀，以去除所述第二伪栅极223。
[0083]本实施例中，去除所述第二伪栅极223之后，在NMOS区域上形成第二凹槽402，然后采用干法刻蚀工艺进行刻蚀后处理步骤，所述刻蚀后处理步骤主要用于去除之前干法刻蚀去除第二伪栅极223过程中产生的聚合物以及氧化物残留。干法刻蚀工艺与湿法刻蚀工艺相比，能够降低对介质层400和PMOS区域上的第一保护层413的损伤。
[0084]现有技术中，一般采用CF4进行上述刻蚀后处理步骤，但是CF4对第一保护层413具有较高的刻蚀率，容易使得所述第一保护层413被去除或者厚度下降，在后续进行化学机械研磨的过程中不足以保护第一栅极412。
[0085]本实施例中，采用CFjP Cl 2混合气体进行干法刻蚀，以完成所述刻蚀后处理步骤，所述CFjP Cl 2混合气体对于聚合物以及氧化硅的刻蚀速率大于第一保护层413的刻蚀速率，从而能够降低对所述第一保护层413的损伤。所述0匕与Cl 2的气体流量为比为80:20?65:35。在本发明的一个实施例中，所述CF4的气体流量为75SCCm，Cl 2的流量为25sCCm。
[0086]请参考图9，在所述第二凹槽402(请参考图8)内形成第二功函数层421和位于所述第二功函数层421表面填充满所述第二凹槽402的第二栅极422。
[0087]所述第二功函数层421的材料为TiAl，本发明的其他所述例中，所述第二功函数层421的材料还可以是TiC。在本发明的其他实施例中，所述第二功函数层421还可以采用其他本领域常用的用于调节NMOS晶体管功函数的材料。
[0088]所述第二栅极422的材料为铝、铜、银、铂、钨、氮化钨、硅化物中的一种或几种。本实施例中，所述第二栅极422的材料为Al。
[0089]所述第二功函数层421和第二栅极422的形成方法包括:在所述第二凹槽402内壁表面以及介质层400、第一保护层413表面形成第二功函数材料层之后，在所述第二功函数材料层表面形成第二栅极材料层，所述第二栅极材料层填充满第二凹槽402，然后以所述介质层400为停止层，对所述第二栅极材料层和第二功函数材料层进行平坦化，形成所述第二功函数层421和第二栅422。
[0090]可以采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或射频物理气相沉积工艺形成所述第一功函数材料层和第一栅极材料层。
[0091]采用化学机械研磨工艺对所述第二栅极材料层和第二功函数材料层进行平坦化，所述第一保护层413在进行化学机械研磨的过程中保护所述第一栅极412，避免在所述第一栅极412表面形成凹陷等缺陷，从而提高形成的晶体管的性能。
[0092]本实施例中，在形成所述第二功函数层421和第二栅极422之后，所述第一栅极412表面还保留部分厚度的第一保护层413。
[0093]在本发明的其他实施例中，在形成所述第二功函数层421和第二栅极422的过程中，将所述第一保护层413完全去除。
[0094]本发明的实施例中，在半导体衬底的PMOS区域上形成第一栅介质层、第一盖帽层以及第一伪栅极、在NMOS区域上形成第二栅介质层、第二盖帽层以及第二伪栅极；然后在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与第一伪栅极、第二伪栅极的表面齐平；去除第一伪栅极后，在PMOS区域上形成第一凹槽；然后在第一凹槽内形成第一功函数层和第一栅极；随后在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极和第二伪栅极表面被氧化；然后在去除第二伪栅极之前，在氢气氛围下对第二伪栅极进行第二退火处理，使得第二栅极表面被氧化形成的氧化物减少，这样在去除第二伪栅极过程中，可以减少对介质层的损伤，从而提高形成的晶体管的性能，然后再在去除第二伪栅极形成的第二凹槽内形成第二功函数层和第二栅极，所述第一退火处理在第一栅极表面形成的氧化物能够在形成第二功函数和第二栅极的过程中保护所述第一栅极。
[0095]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底包括NMOS区域和PMOS区域； 形成覆盖部分PMOS区域的第一栅介质层、位于第一栅介质层表面的第一盖帽层以及位于第一盖帽层表面的第一伪栅极，形成覆盖部分NMOS区域的第二栅介质层、位于第二栅介质层表面的第二盖帽层以及位于第二盖帽层表面的第二伪栅极； 在所述半导体衬底表面形成介质层，所述介质层的表面与第一伪栅极、第二伪栅极的表面齐平； 去除第一伪栅极，在PMOS区域上形成第一凹槽； 在所述第一凹槽内形成第一功函数层和位于所述第一功函数层表面填充满所述第一凹槽的第一栅极； 在含氧气氛下进行第一退火处理，使第一栅极和第二伪栅极表面被氧化； 在氢气氛围下对第二伪栅极进行第二退火处理； 去除所述第二伪栅极，在NMOS区域上形成第二凹槽； 在所述第二凹槽内形成第二功函数层和位于所述第二功函数层表面填充满所述第二凹槽的第二栅极。2.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一伪栅极包括第一多晶娃层、位于第一多晶娃层表面的掺杂有防扩散离子的第一掺杂多晶娃层和第一非晶娃层；所述第二伪栅极包括第二多晶硅层、位于多第二晶硅层表面的掺杂有防扩散离子的第二掺杂多晶硅层和第二非晶硅层。3.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述掺杂多晶硅层内的防扩散离子包括C、Ge、As、P或B。4.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述防扩散离子的掺杂浓度范围为 0.5E13atom/cm3?5E14atom/cm 3。5.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理的气体氛围还包括含氮气体。6.根据权利要求5所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理在包含有N2O和NH3的气体氛围下进行。7.根据权利要求6所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理的温度为 600°C?1200°C，时间为 1ms ?1s08.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二退火处理的温度为 600°C?1200°C，时间为 1ms ?1s09.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在进行第二退火处理之前，形成暴露出第二伪栅极的掩膜层，所述掩膜层的材料为TiN、SiN或S1N。10.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在形成所述介质层之前，还包括:在所述第一伪栅极两侧的PMOS区域内形成第一源漏极，在所述第二伪栅极两侧的NMOS区域内形成第二源漏极。11.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺去除所述第一伪栅极和第二伪栅极。12.根据权利要求11所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺采用的气体包括HBr和Ar，HBr的流速为1sccm?1000sccm，Ar的流速为1sccm?lOOOsccm。13.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在去除所述第一伪栅极之后，对所述第一凹槽进行湿法清洗。14.根据权利要求13所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述湿法清洗采用的清洗溶液包括HCl与H2O2的混合溶液或者NH 40H与H2O2的混合溶液。15.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在去除所述第二伪栅极之后，采用干法刻蚀工艺进行刻蚀后处理步骤。16.根据权利要求15所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述刻蚀后处理步骤采用的刻蚀气体包括=CFjP Cl 2，其中0?4与Cl 2的气体流量为比为80:20?65:35。17.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第一栅介质层、第一盖帽层、第一伪栅极、第二栅介质层、第二盖帽层和第二伪栅极的方法包括:在所述半导体衬底表面依次形成栅介质材料层、盖帽材料层、伪栅极材料层；刻蚀所述伪栅极材料层、盖帽材料层和栅介质材料层，形成位于PMOS区域上的第一栅介质层、第一盖帽层和第一伪栅极，位于NMOS区域上的第二栅介质层、第二盖帽层和第二伪栅极。18.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一栅介质层和第二栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝或硅氧化铪，所述第一盖帽层和第二盖帽层的材料为TiN。19.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一功函数层的材料为TiN，第二功函数层的材料为TiAl或TiC。20.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一栅极和第二栅极的材料包括铝、铜、银、铂、钨或氮化钨。
【文档编号】H01L21/28GK105826263SQ201510010128
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】张海洋, 黄瑞轩
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司