[发明专利]形成水平方向功函数可变的栅极的方法有效

申请号：	201410174782.0	申请日：	2014-04-28
公开（公告）号：	CN103943485A	公开（公告）日：	2014-07-23
发明（设计）人：	鲍宇	申请（专利权）人：	上海华力微电子有限公司
主分类号：	H01L21/28	分类号：	H01L21/28;H01L21/265
代理公司：	上海天辰知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 31275	代理人：	吴世华;林彦之
地址：	201210 上海市浦***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	形成水平方向函数可变栅极方法
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【说明书】：

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体地说，涉及一种形成水平方向功函数可变的栅极的方法。

背景技术

包括半导体在内的所有导电材料的特征在于对施加的能量有某种响应度。该响应度称为材料的“功函数”，且通常用电子伏(eV)表示。材料的该属性由在真空中从材料的费米能级移除一个电子所需的最小能量的大小来定义。不同的材料具有不同的费米能级、不同的电子结构，因此需要不同大小的施加能量来移除一个电子。

对于许多未掺杂的半导体材料如多晶硅，费米能级以及相应的功函数通常处于所谓的硅的导带(约4.1eV)和硅的价带(约5.2eV)之间的中间位置，该类型的功函数在下文中称为“中间带隙型(mid-bandgap)”。相反，常规半导体材料已经被选择性掺杂从而产生N型或P型材料。N型半导体材料具有与硅的价带相比更靠近硅的导带的费米能级，而P型半导体材料具有相反的特性。

在当代半导体器件中大量形成诸如晶体管的PMOS和NMOS型器件。这些器件类型的每种在运行上受益于栅极电极，其分别具有包括P型和N型功函数的P型和N型性能特征。因此，常规多晶硅CMOS栅极电极通常被掺杂有选定的P型和N型杂质，从而将未掺杂多晶硅的中间带隙型功函数分别修改或者调节)到更恰当地适合PMOS和NMOS器件的水平。

但是随着半导体工艺技术的发展，半导体器件的尺寸逐渐变小，栅极尺寸的进一步减小，当栅极的长度减小到与沟道的深度在一个数量级的时候，就会产生短沟道效应，阈值电压漂移，漏电流增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种形成水平方向功函数可变的栅极的方法，用以避免短沟道效应，以及进一步的阈值电压漂移，漏电流增大等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种形成水平方向功函数可变的栅极的方法，其包括：

在衬底上从下到上依次形成栅极介质层、栅极材料层、硬介质掩膜层；

通过光刻和刻蚀，图案化所述栅极材料层上的硬介质掩膜层，形成用于刻蚀所述栅极材料层的图形；

对位于刻蚀所述栅极材料层的图形两侧的栅极材料层按照设定的倾斜角度进行离子注入，以调整所述栅极材料层水平方向的功函数，形成离子掺杂区。

优选地，在本发明的一实施例中，所述栅极介质层的材料为氧化物。

优选地，在本发明的一实施例中，所述栅极材料层的材料为多晶硅、金属、导电性金属氮化物、导电性金属氧化物、金属硅化物中的一种或多种的组合。

优选地，在本发明的一实施例中，根据化学气相沉积或者物理气相沉积形成所述栅极介质层、栅极材料层。

优选地，在本发明的一实施例中，所述硬介质掩膜层的材料为氮化物。

优选地，在本发明的一实施例中，根据化学气相沉积形成所述硬介质掩膜层。