[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

本申请的实施例公开了一种半导体器件以及形成半导体器件的方法，包括：在第一区域中的第一沟道区域上方和第二区域中的第二沟道区域上方形成第一介电层；将第一偶极子元素引入第一区域中的第一介电层中，以在第一区域中形成第一含偶极子栅极介电层；在第一含偶极子栅极介电层上方形成第二介电层；将氟引入第二介电层，以在第一含偶极子栅极介电层上方形成第一含氟栅极介电层；以及在第一含氟栅极介电层上方形成栅电极。

技术领域

本申请的实施例涉及半导体技术领域，更具体地，涉及半导体器件及其形成方法。

背景技术

半导体器件被用于各种电子应用，诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过在半导体衬底上顺序沉积绝缘层或介电层、导电层和半导体材料层，并使用光刻对各种材料层进行图案化以在其上形成电路组件和元件来制造半导体器件。

半导体行业通过不断减小最小部件尺寸来不断提高各种电子元件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，从而允许将更多元件集成到给定区域中。然而，随着最小部件尺寸的减小，出现了应解决的其他问题。

发明内容

根据本申请的实施例的一个方面，提供了一种形成半导体器件的方法，方法包括：在第一区域中的第一沟道区域上方和第二区域中的第二沟道区域上方形成第一介电层；将第一偶极子元素引入第一区域中的第一介电层中，以在第一区域中形成第一含偶极子栅极介电层；在第一含偶极子栅极介电层上方形成第二介电层；将氟引入第二介电层，以在第一含偶极子栅极介电层上方形成第一含氟栅极介电层；以及在第一含氟栅极介电层上方形成栅电极。

根据本申请的实施例的另一个方面，提供了一种半导体器件，包括：第一栅极介电层，设置在沟道区域上方；第二栅极介电层，设置在第一栅极介电层上方，其中，第一栅极介电层包含掺杂有氟和偶极子元素的第一氧化物，并且第二栅极介电层包含掺杂有氟的第二氧化物，其中，第一栅极介电层和第二栅极介电层的组合中的氟峰值浓度位于第二栅极介电层内；以及栅极结构，设置在第二栅极介电层上方。

根据本申请的实施例的又一个方面，提供了一种半导体器件，包括：第一晶体管、第二晶体管。第一晶体管包括：第一含偶极子栅极介电层，设置在第一沟道区域上方，其中，第一含偶极子栅极介电层包括掺杂有第一偶极子元素和氟的第一氧化物；第一含氟栅极介电层，设置在第一含偶极子栅极介电层上方，其中，第一含氟栅极介电层包括掺杂有氟的第二氧化物，其中，第一含氟栅极介电层中的氟峰值浓度大于第一含偶极子栅极介电层中的氟峰值浓度；和第一栅电极，设置在第一含氟栅极介电层上方。第二晶体管包括：第二含偶极子栅极介电层，设置在第二沟道区域上方，其中，第二含偶极子栅极介电层包括掺杂有第二偶极子元素和氟的第三氧化物，其中，第一偶极子元素不同于第二偶极子元素；第二含氟栅极介电层，设置在第二含偶极子栅极介电层上方，其中，第二含氟栅极介电层包括掺杂有氟的第四氧化物，其中，第二含氟栅极介电层中的氟峰值浓度大于第二含偶极子栅极介电层中的氟峰值浓度；和第二栅电极，设置在第二含氟栅极介电层上方。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1至图4示出了根据一些实施例的纳米结构场效应晶体管(纳米结构-FET)器件的三维视图的示例。

图5A至图5C、图6A至图6C、图7A至图7C、图8A至图8C、图9A至图9C、图10A至图10C、图11A至图11C、图12A至图12C、图13A至图13C、图14A至图14C、图15A至图15C、图16A至图16C、图17A至图17C、图18A、图18B、图19A、图19B、图20A、图20B、图21A、图21B、图22A、图22B、图23A、图23B、图24A、图24B、图25A、图25B、图26A、图26B、图27A和图27B是根据一些实施例在制造的各个阶段的纳米结构场效应晶体管器件的截面图。