[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

在现有的金属栅工艺中，可以通过调节晶体管的功函数来调整晶体管的阈值电压，进而改善晶体管的性能。考虑到NMOS晶体管和PMOS晶体管的工作原理不同，若NMOS晶体管的金属栅功函数减小，PMOS晶体管的金属栅功函数增大，可以降低NMOS晶体管和PMOS晶体管的阈值电压，进而提高晶体管的性能。例如，对NMOS晶体管的金属栅极的功函数范围大约为4.1～4.3eV，PMOS晶体管的金属栅极的功函数范围大约为5.0～5.2eV。因此，在现有技术中，对NMOS晶体管和PMOS晶体管的金属栅极会选择不同的材料，进而可以获得具有不同功函数范围的金属栅极。

在现有技术中，形成上述NMOS晶体管和PMOS晶体管的金属栅极的方法，包括：

参照图1，在衬底10中形成有隔离结构11，隔离结构11将衬底隔离为P型有源区和N型有源区，在衬底10上还形成有HfO₂层12、位于HfO₂层12上的TiAlN层13；

参照图1和图2，图形化TiAlN层13，刻蚀去除N型有源区的TiAlN层，剩余P型有源区的TiAlN层14；

参照图3，在N型有源区的HfO₂层12上形成TiN层15；

参照图3和图4，图形化TiAlN层14、TiN层15和HfO₂层12，在P型有源区形成PMOS晶体管的栅极16及高K栅介质层161，在N型有源区形成NMOS晶体管的栅极17和高K栅介质层171。其中，栅极16的TiAlN材料为PMOS晶体管提供较高的功函数，栅极17的TiN材料为NMOS晶体管提供较低的功函数。

但是，使用现有技术形成的金属栅极应用到晶体管中，得到晶体管的性能不佳。

发明内容

本发明解决的问题是使用现有技术形成的金属栅极应用到晶体管中，得到晶体管的性能不佳。

为解决上述问题，本发明提供一种新的半导体器件的形成方法，包括：

提供半导体衬底，在所述衬底中形成有隔离结构，所述隔离结构将衬底隔离为第一有源区和第二有源区，所述第一有源区和第二有源区的类型相反；

在所述衬底上形成高K介质层、位于高K介质层上的导电层，将位于第一有源区的导电层定义为第一导电层，位于第二有源区的导电层定义为第二导电层；

对所述第一导电层和/或第二导电层进行功函数调整；

进行功函数调整后，图形化第一导电层、第二导电层和高K介质层，形成位于第一有源区的第一栅极及位于第一栅极下的第一高K栅介质层，位于第二有源区的第二栅极及位于第二栅极下的第二高K栅介质层。

可选的，对所述第一导电层或第二导电层进行功函数调整的方法，包括：

在所述导电层上形成图形化的掩模层，定义第一导电层或第二导电层的位置；

以所述图形化的掩模层为掩模，对第一导电层或第二导电层进行离子注入，用于调整功函数；

去除图形化的掩模层。

可选的，对所述第一导电层和第二导电层进行功函数调整的方法，包括：

在所述导电层上形成第一掩模层，定义第一导电层的位置；

以所述第一掩模层为掩模，对第一导电层进行第一类型离子注入，用于调整功函数；

去除第一掩模层；

去除第一掩模层后，形成第二掩模层，定义第二导电层的位置；

以所述第二掩模层为掩模，对第二导电层进行第二类型离子注入，用于调整功函数，其中，第一类型离子不同于第二类型离子类型；

去除第二掩模层。

可选的，当第一有源区的类型为P型有源区，第二有源区的类型为N型有源区时，对第一导电层注入的离子为镧或锶，对第二导电层注入的离子为铝或铒；当第一有源区的类型为N型有源区，第二有源区的类型为P型有源区时，对第一导电层注入的离子为铝或铒，对第二导电层注入的离子为镧或锶。

可选的，第一导电层和/或第二导电层注入的离子剂量范围为1e14～1e16atom/cm²，提供能量范围为2～40keV。

可选的，在去除图形化的掩模层后，进行退火处理。

可选的，去除第一掩模层后、去除第二掩模层后，均进行退火处理。

可选的，所述退火处理过程发生在N₂和/或Ar气体环境中，所述温度范围为500～1000℃，退火处理时间为5～100s。