晶体管的形成方法技术

一种晶体管的形成方法，包括：提供具有第一有源区和第二有源区的衬底，衬底表面具有介质层，介质层内具有暴露出部分第一有源区和第二有源区表面的第一开口，第一开口的底部表面具有栅介质层；在介质层表面、以及第一开口的侧壁和底部表面形成第一功函数膜；对第一有源区的第一功函数膜进行功函数调节处理，使第一有源区的第一功函数膜转变成第二功函数膜；之后，去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜，形成位于第一有源区的第二功函数层、以及位于第二有源区的第一功函数层；在功函数调解处理工艺之后，在第一开口内形成填充满第一开口的栅极层。形成晶体管的过程简化，所形成的晶体管性能改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种晶体管的形成方法。
技术介绍
静态随机存储器(StaticRandomAccessMemory，SRAM)作为存储器中的一员，具有高速度、低功耗与标准工艺相兼容等优点，广泛应用于电脑、个人通信、消费电子产品(智能卡、数码相机、多媒体播放器)等领域。静态随机存储器的存储单元包括4T(晶体管)结构和6T(晶体管)结构。对于6T静态随机存储器的尺寸单元来说，包括：第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2、第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3以及第四NMOS晶体管N4。其中，所述P1和P2为上拉晶体管；所述N1和N2为下拉晶体管；所述N3和N4为传输晶体管。现有技术为了在减小栅极尺寸的同时，抑制短沟道效应的产生，提出了一种高k金属栅(HighKMetalGate，简称HKMG)结构晶体管。在所述高k金属栅结构晶体管中，采用高k(介电常数)介质材料取代常规的氧化硅等材料作为晶体管的栅介质层，采用金属材料取代常规的多晶硅等材料作为晶体管的栅电极层。而且，为了调节PMOS管和NMOS管的阈值电压，现有技术会在PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅介质层表面形成功函数层(workfunctionlayer)。其中，PMOS晶体管的功函数层需要具有较高的功函数，而NMOS晶体管的功函数层需要具有较低的功函数。因此，在PMOS晶体管和NMOS晶体管中，需要采用材料不同的功函数层，以满足各自功函数调节的需求。然而，由于PMOS晶体管和NMOS晶体管所需的功函数层材料不同，导致所形成的静态随机存储器的性能不稳定。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，能够简化晶体管的形成过程，提高晶体管的可靠性和稳定性。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底具有第一有源区和第二有源区，所述衬底表面具有介质层，所述介质层内具有暴露出部分第一有源区和第二有源区表面的第一开口，所述第一开口的底部表面具有栅介质层；在所述介质层表面、以及第一开口的侧壁和底部表面形成第一功函数膜；对第一有源区的第一功函数膜进行功函数调节处理，使第一有源区的第一功函数膜转变成第二功函数膜，所述第二功函数膜与第一功函数膜的功函数不同；在所述功函数调节处理工艺之后，去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜，形成位于第一有源区的第二功函数层、以及位于第二有源区的第一功函数层；在所述功函数调解处理工艺之后，在所述第一开口内形成填充满所述第一开口的栅极层。可选的，所述功函数调节处理工艺为离子注入工艺。可选的，所述离子注入工艺的参数包括：剂量为1E15atoms/cm2～1E17atoms/cm2，能量为1Kev～3Kev。可选的，所述第一功函数膜的材料为P型功函数材料，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入的离子为N型功函数材料离子。可选的，所述第一功函数膜的材料为TiN；N型功函数材料离子包括铝离子、钛离子中的一种或两种。可选的，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入的步骤包括：在第一功函数膜表面形成图形化层，所述图形化层暴露出第一有源区的第一功函数膜；以所述图形化层为掩膜，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入。可选的，所述介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜在形成所述栅极层之前去除。可选的，所述栅极层和所述栅介质层的形成步骤包括：在形成第一功函数膜之前，在所述介质层表面以及第一开口的侧壁和底部表面形成栅介质膜；在所述功函数调解处理工艺之后，在所述第一开口内以及介质层上形成填充满所述第一开口的栅极膜；平坦化所述栅极膜和栅介质膜，直至暴露出所述介质层表面为止，形成栅极层和栅介质层。可选的，还包括：在去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜之后，在所述第一功函数层和第二功函数层表面形成第三功函数膜；在形成栅极层之后去除介质层上的第三功函数膜，在第一开口内形成第三功函数层。可选的，所述第一功函数膜的材料为P型功函数材料，所述第三功函数膜的材料为N型功函数材料；所述第一功函数膜的材料为N型功函数材料，所述第三功函数膜的材料为P型功函数材料。可选的，所述第一功函数膜的材料为TiN，所述第三功函数膜的材料为TiAl。可选的，还包括：在形成所述栅极层之前，在第一开口的侧壁和底部表面以及介质层上形成阻挡层；在所述阻挡层表面形成填充满所述第一开口的栅极层。可选的，所述第一开口的形成步骤包括：在所述衬底的第一有源区和第二有源区表面形成伪栅极结构，所述伪栅极结构包括伪栅极层；在所述伪栅极结构两侧的衬底内形成源区和漏区；在形成所述源区和漏区之后，在所述衬底表面形成覆盖所述伪栅极结构侧壁的介质层，所述介质层表面与所述伪栅极结构的顶部表面齐平；去除所述伪栅极层，在所述介质层内形成第一开口。可选的，所述源区和漏区的形成步骤包括：在所述伪栅极结构两侧的衬底内形成应力层；在所述应力层内掺杂P型离子或N型离子，形成源区和漏区。可选的，所述伪栅极结构还包括位于伪栅极层和衬底之间的栅介质层；在去除所述伪栅极层之后，所述第一开口底部暴露出所述栅介质层。可选的，还包括：在形成所述第一功函数膜之前，在所述栅介质层表面形成隔离层；在所述隔离层表面形成第一功函数膜；所述隔离层的材料为氮化钛。可选的，所述衬底包括：基底、位于基底表面的第一鳍部和第二鳍部、以及位于所述基底表面且覆盖部分第一鳍部和第二鳍部侧壁的隔离层；所述第一鳍部形成第一有源区；所述第二鳍部形成第二有源区。可选的，所述第一有源区和第二有源区相邻且平行排列，衬底的相邻第一有源区和第二有源区之间具有隔离层相互隔离；所述第一开口横跨所述第一有源区和第二有源区。可选的，还包括：在形成栅介质层之前，在所述第一开口的底部表面形成栅氧层。可选的，所述栅介质层的材料为高k介质材料；在形成所述第一功函数膜之前，在所述介质层表面、以及第一开口的侧壁和底部表面形成栅介质层；在形成所述栅极层之后，去除所述介质层表面的栅介质层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的形成方法中，通过对第一有源区的第一功函数膜进行功函数调节处理，能够使所形成的第二功函数膜的功函数与第一功函数膜不同，使得所述第二功函数膜的功函数高于或低于所述第一功函数膜。通过去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜，能够在第一有源区形成第二功函数层，在第二有源区形成第一功函数层；当所述第一有源区和第二有源区用于形成的晶体管类型不同时，由于所述第一功函数层和第二功函数层的功函数不同，能够用于作为所述不同类型晶体管的功函数层。由于避免了刻蚀第一有源区或第二有源区的部分第一功函数膜的步骤，能够保证在进行功函数调节处理之后形成的第一功函数膜和第二功函数膜的位置和形状精确，能够避免第一功函数膜向第一有源区延伸或第二功函数膜向第二有源区延伸的问题。而且，由于避免了刻蚀第一有源区或第二有源区的部分第一功函数膜的步骤，能够避免位于第一功函数膜底部的材料层受到损伤。因此，所形成的晶体管的性能稳定，以所述晶体管形成的半导体器件的失配问题得到抑制。进一步，所述功函数调节处理工艺包括离子注入工艺。当所述第一功函数膜的材料为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底具有第一有源区和第二有源区，所述衬底表面具有介质层，所述介质层内具有暴露出部分第一有源区和第二有源区表面的第一开口，所述第一开口的底部表面具有栅介质层；在所述介质层表面、以及第一开口的侧壁和底部表面形成第一功函数膜；对第一有源区的第一功函数膜进行功函数调节处理，使第一有源区的第一功函数膜转变成第二功函数膜，所述第二功函数膜与第一功函数膜的功函数不同；在所述功函数调节处理工艺之后，去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜，形成位于第一有源区的第二功函数层、以及位于第二有源区的第一功函数层；在所述功函数调解处理工艺之后，在所述第一开口内形成填充满所述第一开口的栅极层。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底具有第一有源区和第二有源区，所述衬底表面具有介质层，所述介质层内具有暴露出部分第一有源区和第二有源区表面的第一开口，所述第一开口的底部表面具有栅介质层；在所述介质层表面、以及第一开口的侧壁和底部表面形成第一功函数膜；对第一有源区的第一功函数膜进行功函数调节处理，使第一有源区的第一功函数膜转变成第二功函数膜，所述第二功函数膜与第一功函数膜的功函数不同；在所述功函数调节处理工艺之后，去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜，形成位于第一有源区的第二功函数层、以及位于第二有源区的第一功函数层；在所述功函数调解处理工艺之后，在所述第一开口内形成填充满所述第一开口的栅极层。2.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述功函数调节处理工艺为离子注入工艺。3.如权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述离子注入工艺的参数包括：剂量为1E15atoms/cm2～1E17atoms/cm2，能量为1Kev～3Kev。4.如权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一功函数膜的材料为P型功函数材料，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入的离子为N型功函数材料离子。5.如权利要求4所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一功函数膜的材料为TiN；N型功函数材料离子包括铝离子、钛离子中的一种或两种。6.如权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入的步骤包括：在第一功函数膜表面形成图形化层，所述图形化层暴露出第一有源区的第一功函数膜；以所述图形化层为掩膜，对所述第一有源区的第一功函数膜进行离子注入。7.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述介质层表面的
\t第一功函数膜和第二功函数膜在形成所述栅极层之前去除。8.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅极层和所述栅介质层的形成步骤包括：在形成第一功函数膜之前，在所述介质层表面以及第一开口的侧壁和底部表面形成栅介质膜；在所述功函数调解处理工艺之后，在所述第一开口内以及介质层上形成填充满所述第一开口的栅极膜；平坦化所述栅极膜和栅介质膜，直至暴露出所述介质层表面为止，形成栅极层和栅介质层。9.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在去除介质层表面的第一功函数膜和第二功函数膜之后，在所述第一功函数层和第二功函数层表面形成第三功函数膜；在形成栅极层之后去除介质层上的第三功函数膜，在第一开口内形成第三功函数层。10.如权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31