[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

集成电路尤其超大规模集成电路的主要半导体器件是金属-氧化物-半导体场效应管(MOS晶体管)。随着集成电路制作技术的不断发展，半导体器件技术节点不断减小，半导体器件的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当半导体器件尺寸减小到一定程度时，各种因为半导体器件的物理极限所带来的二级效应相继出现，半导体器件的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。其中，在半导体制作领域，最具挑战性的是如何解决半导体器件漏电流大的问题。半导体器件的漏电流大，主要是由传统栅介质层厚度不断减小所引起的。

当前提出的解决方法是，采用高k栅介质材料代替传统的二氧化硅栅介质材料，并使用金属作为栅电极，以避免高k材料与传统栅电极材料发生费米能级钉扎效应以及硼渗透效应。高k金属栅的引入，减小了半导体器件的漏电流。

尽管高k金属栅极的引入能够在一定程度上改善半导体器件的电学性能，但是现有技术形成的半导体器件的工艺复杂度高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法，降低工艺复杂度。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括第一区域和第二区域，所述基底上形成有层间介质层，且所述第一区域层间介质层内形成有贯穿所述层间介质层的第一开口，所述第二区域的层间介质层内形成有贯穿所述层间介质层的第二开口；在所述第一开口底部和侧壁上、以及第二开口底部和侧壁上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成第一功函数层；在所述第一功函数层上形成填充满所述第一开口和第二开口的填充层；去除位于所述第一开口内的填充层以及第一功函数层；去除所述第二开口内的填充层，暴露出第二开口内的第一功函 数层；形成填充满所述第一开口和第二开口的金属层。

可选的，所述填充层的材料为非晶硅。

可选的，在形成所述填充层之后、刻蚀去除位于所述第一开口内的填充层以及第一功函数层之前，还包括步骤：对所述基底进行退火处理。

可选的，形成所述填充层的工艺步骤包括：形成填充满所述第一开口和第二开口的填充膜，所述填充膜还位于所述层间介质层顶部上；研磨去除高于所述层间介质层顶部的填充膜，形成所述填充层。

可选的，去除位于所述第一开口内的填充层以及第一功函数层的工艺步骤包括：在所述第二区域的填充层上形成光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀去除位于所述第一开口内的填充层以及第一功函数层；接着，去除所述光刻胶层。

可选的，所述第一功函数层的材料为P型功函数材料。

可选的，所述P型功函数材料包括TiN、TaN、TiSiN或TaSiN。

可选的，所述第一区域为NMOS区域；所述第二区域为PMOS区域。

可选的，所述第二开口内的金属层位于所述第一功函数层表面；所述第一开口内的金属层位于所述高k栅介质层表面。

可选的，在形成所述金属层之前，还包括步骤，在所述第一开口的高k栅介质层上形成第二功函数层，所述第二功函数层的材料为N型功函数材料；接着，在所述第二开口的第一功函数层上以及第一开口的第二功函数层上形成所述金属层。

可选的，在形成所述第二功函数层的工艺步骤中，形成的所述第二功函数层还位于第二开口内的第一功函数层上。

可选的，在形成所述第二功函数层之前，还包括步骤：在所述第二开口的第一功函数层上、以及第一开口的高k栅介质层上形成第三功函数层，所述第三功函数层的材料为P型功函数材料，其中，位于所述第一开口内的第三功函数层作为阻挡层。

可选的，所述N型功函数材料包括TiAl、TaAl、TiAlC、AlN、TiAlN或 TaAlN。

可选的，所述第一区域为PMOS区域，所述第一区域形成的器件具有第一阈值电压；所述第二区域为PMOS区域，所述第二区域形成的器件具有第二阈值电压，且所述第一阈值电压大于第二阈值电压。

可选的，所述第二开口内的金属层位于所述第一功函数层表面；所述第一开口内的金属层位于所述高k栅介质层表面。

可选的，在形成所述金属层之前，还包括步骤，在所述第二开口的第一功函数层上以及第一开口的高k栅介质层上形成第二功函数层，所述第二功函数层的材料为P型功函数材料；接着，在所述第一开口的第二功函数层上以及第二开口的第二功函数层上形成所述金属层。

可选的，所述金属层的材料为铜、铝或钨。