[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域、第二区域和第三区域用于形成不同阈值电压的器件；在基底上形成高k栅介质层；在高k栅介质层上形成第一功函数层；在第三区域的第一功函数层上形成无定形硅层；对第一区域的高k栅介质层进行掺氮工艺；对基底进行退火处理，使第三区域的无定形硅层和第一功函数层反应形成第二功函数层；去除剩余无定形硅层。本发明通过对第一区域的高k栅介质层进行掺氮工艺的方案，以及使第三区域的无定形硅层和第一功函数层反应形成第二功函数层的方案，使第一区域、第二区域和第三区域所形成器件具有不同的阈值电压。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小，MOSFET的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channel effects)更容易发生。

因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，与现有集成电路制造具有更好的兼容性。

但是，引入鳍式场效应晶体管后，现有技术难以获得阈值电压不同的半导体器件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，获得具有不同阈值电压的半导体器件。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域、第二区域和第三区域用于形成不同阈值电压的器件；在所述基底上形成高k栅介质层；在所述高k栅介质层上形成第一功函数层；在所述第三区域的第一功函数层上形成无定形硅层；对所述第一区域的高k栅介质层进行掺氮工艺；对所述基底进行退火处理，使所述第三区域的无定形硅层和第一功函数层反应，形成第二功函数层；形成所述第二功函数后，去除剩余无定形硅层。

可选的，所述第一功函数层的材料为TiN或TaN。

可选的，所述第一功函数层的厚度为至

可选的，所述第二功函数的材料为TiSiN或TaSiN。

可选的，所述无定形硅层的厚度为至

可选的，所述第一区域、第二区域和第三区域均用于形成N型器件；或者，所述第一区域、第二区域和第三区域均用于形成P型器件。

可选的，所述掺氮工艺为等离子体氮化工艺或离子注入工艺。

可选的，所述掺氮工艺为等离子体氮化工艺，所述等离子体氮化工艺的参数包括：功率为600瓦至1000瓦，压强为10毫托至30毫托，工艺时间为10秒至30秒，反应气体为氮气，辅助气体为氦气，氮气的气体流量为50每分钟标准毫升至120每分钟标准毫升，氦气的气体流量为80每分钟标准毫升至150每分钟标准毫升。

可选的，所述掺氮工艺为离子注入工艺，所述离子注入工艺的参数包括：注入离子为N离子，注入能量为0.5KeV至5KeV，注入剂量为1E14原子每平方厘米至1E18原子每平方厘米。

可选的，所述退火处理的工艺为尖峰退火工艺或激光退火工。

可选的，所述退火处理的工艺为尖峰退火工艺，所述尖峰退火工艺的参数包括：退火温度为800摄氏度至1050摄氏度，工艺压强为一个大气压。