半導(dǎo)體器件的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上形成功函數(shù)層后，在所述功函數(shù)層上形成緩沖層，之后向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層摻雜離子。在向所述功函數(shù)摻雜離子的過程中，所述緩沖層可阻擋所述離子，以減小摻雜入所述功函數(shù)層內(nèi)的離子的量，以調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)；而且通過調(diào)整所述緩沖層的材料，以及厚度的方式可調(diào)節(jié)所述緩沖層阻擋的離子的量，從而調(diào)節(jié)摻雜入所述功函數(shù)層內(nèi)的離子的量，以調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的閾值電壓。相比于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案可簡化功函數(shù)層的功函數(shù)的調(diào)整工藝，進(jìn)而可簡化制備具有不同閾值電壓的半導(dǎo)體器件工藝。
【專利說明】
半導(dǎo)體器件的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域技術(shù)，特別設(shè)及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度不斷增加，集成電路的特征尺 寸也不斷減小。且隨著半導(dǎo)體器件向高密度和小尺寸發(fā)展，金屬氧化物半導(dǎo)體器件（Metal Oxide Semicon化ctor，MO巧成為集成電路中的主要驅(qū)動力，MOS晶體管的性能直接影響集 成電路整體性能，而在MOS結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)內(nèi)，闊值電壓（Vt)是MOS晶體管的重要控制參 數(shù)。
[0003] 此外，為了進(jìn)一步提高集成電路整體忍能，提高集成電路混合信號應(yīng)用靈活性，現(xiàn) 有集成電路中多數(shù)包含多個具有不同闊值電壓的獨立半導(dǎo)體器件，從而實現(xiàn)集成電路獲得 多重闊值電壓。
[0004] 在現(xiàn)有制備的具有不同闊值電壓的多個半導(dǎo)體器件的制備過程中，往往通過對各 個半導(dǎo)體器件的柵氧化層、溝道區(qū)域、阱區(qū)域、源極W及漏極進(jìn)行不同類型、能量W及劑量 的離子滲雜的方式，抑或是在各半導(dǎo)體器件內(nèi)形成不同厚度的功函數(shù)層的方式W調(diào)整各個 半導(dǎo)體器件的闊值電壓。
[0005] 然而隨著半導(dǎo)體器件尺寸減小，離子注入的方式對于離子注入的能量、劑量等精 確度要求的要求越發(fā)嚴(yán)格，工藝難度較高，該種通過離子注入W改變半導(dǎo)體器件功函數(shù)的 方法可能會降低柵極電子遷移率，進(jìn)而降低半導(dǎo)體器件性能；
[0006] 而對于在不同的半導(dǎo)體器件內(nèi)形成不同厚度功函數(shù)層W調(diào)整半導(dǎo)體器件功函數(shù) 的方法中，參考圖1，如在半導(dǎo)體襯底10上需要形成=個區(qū)域，低闊值區(qū)域I，標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域 II和高闊值區(qū)域III，首先需要在介質(zhì)層20形成第一功函數(shù)層21，之后低闊值區(qū)域I上形 成第一掩模22,保留低闊值區(qū)域I上的第一功函數(shù)層21，去除其余區(qū)域的第一功函數(shù)層21 ; 接著參考圖2,去除所述第一掩模22后，在剩余的第一功函數(shù)層21 W及標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域II和 高闊值區(qū)域III的半導(dǎo)體襯底10表面形成第二功函數(shù)層23,之后W第二掩模24覆蓋剩余 的第一功函數(shù)層21 W及標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域II，W保留第二掩模24覆蓋的第二功函數(shù)層23,去 除其余部分的第二功函數(shù)層；再參考圖3,在高闊值區(qū)域III和第二功函數(shù)層23上形成第 =功函數(shù)層25。最終，形成的半導(dǎo)體器件中，低闊值區(qū)域I，標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域II和高闊值區(qū)域 III上方覆蓋的功函數(shù)層厚度依次減小，通過增大功函數(shù)層厚度，W降低后續(xù)形成與各區(qū)域 上的半導(dǎo)體器件的闊值電壓，從而使用過程中，后續(xù)形成與低闊值區(qū)域I，標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域II 和高闊值區(qū)域III內(nèi)的半導(dǎo)體器件的闊值電壓依次增大。但該工藝需要反復(fù)形成掩模層W 及不同的功函數(shù)層，并進(jìn)行相應(yīng)的去除工藝，工藝程序復(fù)雜。
[0007] 為此，如何進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，從而簡化具有不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件的制 備工序是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，從而簡化具有不同闊值電 壓的半導(dǎo)體器件的制備工序。
[0009] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：
[0010] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0011] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成功函數(shù)層；
[0012] 在所述功函數(shù)層上形成緩沖層；
[0013] 向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層滲雜離子，在滲雜離子的過程中所述緩沖層用于 阻擋所述離子，W調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)。
[0014] 可選地，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域用于形成第一 晶體管，所述第二區(qū)域用于形成第二晶體管，在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域內(nèi)分別形成有第 一柵極凹槽和第二柵極凹槽；
[0015] 形成功函數(shù)層的步驟包括：在所述第一柵極凹槽W及第二柵極凹槽的側(cè)壁和底面 覆蓋功函數(shù)層；
[0016] 在形成所述功函數(shù)層后，形成所述緩沖層前，所述形成方法還包括：在所述第一區(qū) 域上覆蓋第一掩模，W所述第一掩模為掩模進(jìn)行第一離子滲雜，向所述第二區(qū)域的功函數(shù) 層內(nèi)滲雜第一離子，W增大所述第二區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)；
[0017] 在所述功函數(shù)層上形成緩沖層的步驟包括：去除所述第一掩模，在所述第一柵極 凹槽內(nèi)的功函數(shù)層和第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù)層上形成緩沖層；
[0018] 向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層滲雜離子的步驟包括：進(jìn)行第二離子滲雜，向在 所述第一柵極凹槽和第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù)層內(nèi)滲雜第二離子，W增大所述第一區(qū)域和 第二區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)，所述緩沖層用于阻擋所述第二離子，W調(diào)節(jié)所述功函數(shù) 層的功函數(shù)。
[0019] 可選地，所述半導(dǎo)體襯底還包括第=區(qū)域，所述第=區(qū)域用于形成第=晶體管；所 述第=區(qū)域內(nèi)形成有第=柵極凹槽；
[0020] 所述功函數(shù)層還覆蓋所述第=柵極凹槽的側(cè)壁和底面；
[0021] 在所述第一區(qū)域覆蓋第一掩模的步驟還包括：所述第一掩模還覆蓋所述第=區(qū) 域；
[0022] 在形成所述緩沖層后，在進(jìn)行第二離子滲雜前，所述形成方法還包括：
[0023] 在所述第=區(qū)域上形成第二掩模，W用于在第二離子滲雜過程中，阻擋所述第二 離子進(jìn)入所述第=區(qū)域的功函數(shù)層內(nèi)。
[0024] 可選地，所述第一掩模和第二掩模的材料為多晶娃或是DUO。
[00巧]可選地，所述第一離子和第二離子為棚離子、娃離子和氣離子中的一種或多種。 [00%] 可選地，所述第一離子滲雜的工藝和第二離子滲雜的工藝相同。
[0027] 可選地，所述第一離子滲雜和第二離子滲雜的方法為離子注入。
[0028] 可選地，所述離子注入的參數(shù)包括：離子注入的能量為0. 5~2. OKeV,劑量為 1. OX 1〇14~1. OX 10 "atom/cm2。
[0029] 可選地，所述離子注入工藝中采用的反應(yīng)氣體為娃源氣體、氣源氣體或是棚源氣 體中的一種或多種。
[0030] 可選地，所述娃源氣為SiH4。
[0031] 可選地，所述棚源氣體為6&。
[0032] 可選地，所述反應(yīng)氣體流量為30~lOOOsccm，控制溫度為25~500°C，功率為 50 ~1000W，氣壓為 2 ~Smtorr。 陽033] 可選地，所述第一晶體管和第二晶體管均為NM0S。
[0034] 可選地，在完成所述第二離子滲雜后，所述形成方法還包括在所述第一柵極凹槽 和第二柵極凹槽內(nèi)填充柵極材料，W分別形成第一晶體管和第二晶體管。
[0035] 可選地，所述緩沖層的材料為氮化鐵、碳化粗、粗、氮化粗或侶粗化合物。
[0036] 可選地，所述緩沖層的厚度為5~1OOA。
[0037] 可選地，所述功函數(shù)層的材料為碳化粗、鐵、侶或是鐵侶化合物。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點：
[0039] 在半導(dǎo)體襯底上形成功函數(shù)層后，在所述功函數(shù)層上形成緩沖層，之后向覆蓋有 所述緩沖層的功函數(shù)層滲雜離子。在向所述功函數(shù)層內(nèi)滲雜離子的過程中，所述緩沖層可 阻擋所述離子，W減小滲雜入所述功函數(shù)層內(nèi)的離子的量，W調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)； 而且通過調(diào)整所述緩沖層的材料，W及厚度的方式可調(diào)節(jié)所述緩沖層阻擋的離子的量，從 而調(diào)節(jié)滲雜入所述功函數(shù)層內(nèi)的離子的量，W調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)后續(xù) 形成的半導(dǎo)體器件的闊值電壓。相比于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案可簡化功函數(shù)層功函數(shù)的 調(diào)整工藝，進(jìn)而簡化制備具有不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件的工藝。
[0040] 可選方案中，分別在半導(dǎo)體襯底內(nèi)第一區(qū)域中的第一柵極凹槽和第二區(qū)域中的第 二柵極凹槽的底部和側(cè)壁形成功函數(shù)層后，在所述第一區(qū)域上覆蓋第一掩模，之后W第一 掩模為掩模向第二柵極凹槽的功函數(shù)層內(nèi)注入第一離子，W增大第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù) 層的功函數(shù)；之后去除所述第一掩模后，在第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成緩沖層，并向所述第 一區(qū)域和第二區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層內(nèi)注入第二離子，所述緩沖層可阻擋部分的第二離子進(jìn)入 所述功函數(shù)層內(nèi)，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入所述功函數(shù)層內(nèi)的第二離子的量，W進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述第一 柵極凹槽和第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)。上述技術(shù)方案中，W所述緩沖層阻擋進(jìn) 入功函數(shù)層內(nèi)的離子，從而調(diào)節(jié)不同區(qū)域的功函數(shù)層的功函數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)后續(xù)形成于不同 區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體器件的闊值電壓。相比于現(xiàn)有通過調(diào)節(jié)注入離子的能量、劑量，W及調(diào)節(jié) 不同區(qū)域的功函數(shù)層的厚度，W調(diào)節(jié)后續(xù)形成于不同區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體器件的闊值電壓的方 法，本發(fā)明可高效而便捷地完成半導(dǎo)體襯底內(nèi)的不同區(qū)域的功函數(shù)層的功函數(shù)調(diào)節(jié)，從而 簡化在不同區(qū)域內(nèi)形成具有不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件的工藝。
【附圖說明】
[0041] 圖1~3為現(xiàn)有的調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底不同區(qū)域的功函數(shù)的方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4至圖10為本發(fā)明一實施例半導(dǎo)體器件的形成方法中，不同步驟的半導(dǎo)體器件 的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 由【背景技術(shù)】可知，在現(xiàn)有的形有具有不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件的技術(shù)方案中， 往往通過調(diào)節(jié)注入半導(dǎo)體器件內(nèi)的離子的量，W調(diào)整各個半導(dǎo)體器件的闊值電壓；或是通 過調(diào)整不同的半導(dǎo)體器件內(nèi)的功函數(shù)層厚度，W調(diào)整后續(xù)形成的各半導(dǎo)體器件的闊值電 壓。
[0044] 但隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸不斷減小，對于調(diào)整半導(dǎo)體器件內(nèi) 的離子量的精確性越發(fā)嚴(yán)格，工藝難度高；而通過改變不同半導(dǎo)體器件的功函數(shù)層厚度的 方法工序復(fù)雜，難度大。
[0045] 為此，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的形成方法，在從而簡化具有不同闊值電壓 的半導(dǎo)體器件的制備工序。
[0046] 所述半導(dǎo)體器件的形成方法包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成功 函數(shù)層后，在所述功函數(shù)層上形成緩沖層；并向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層滲雜離子， 在滲雜離子的過程中所述緩沖層用于阻擋離子進(jìn)入功函數(shù)層，W調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函 數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的功函數(shù)。
[0047] 上述技術(shù)方案中，可W在離子滲雜工藝和功函數(shù)層厚度一定條件下（即，在不調(diào) 整離子滲雜工藝，W及功函數(shù)層厚度的條件下），在所述功函數(shù)層上形成緩沖層，并通過調(diào) 節(jié)所述緩沖層的厚度W及材料等方式，W調(diào)節(jié)緩沖層阻擋的離子的量，進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)入覆蓋 有所述緩沖層的功函數(shù)層中滲雜離子的量，達(dá)到調(diào)節(jié)功函數(shù)層的功函數(shù)的目的。相比于現(xiàn) 有的僅通過調(diào)節(jié)功函數(shù)層的厚度，或是通過調(diào)節(jié)離子滲雜工藝條件W調(diào)整功函數(shù)層的功函 數(shù)的方式，本發(fā)明可有效簡化功函數(shù)層的功函數(shù)調(diào)整工藝，進(jìn)而簡化制備具有不同闊值電 壓的半導(dǎo)體器件工藝。
[0048] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0049] 圖4至圖10為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體器件的形成過程中，各步驟中的半導(dǎo) 體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 先參考圖4,本實施例半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：
[0051] 提供半導(dǎo)體襯底100。
[0052] 本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為娃襯底。
[0053] 所述半導(dǎo)體襯底100材料可W為單晶娃、多晶娃、非晶娃或絕緣體上的娃中的一 種，而且，除本實施例外的其他實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100也可W為錯半導(dǎo)體襯底W及 錯娃半導(dǎo)體襯底等其他材材料的半導(dǎo)體襯底，本發(fā)明對所述半導(dǎo)體襯底100的材料W及結(jié) 構(gòu)不做限定。
[0054] 本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100包括第一區(qū)域I，第二區(qū)域II和第=區(qū)域II，所 述第=區(qū)域III為用于形成低闊值器件的低闊值區(qū)域、第一區(qū)域I為用于形成標(biāo)準(zhǔn)闊值器 件的標(biāo)準(zhǔn)闊值區(qū)域、第二區(qū)域II為用于形成高闊值器件的高闊值區(qū)域。 陽化5] 可選地，在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)（STI)(圖中未標(biāo)號）等 隔離結(jié)構(gòu)，W隔離第一區(qū)域I、第二區(qū)域II和第=區(qū)域III，防止不同半導(dǎo)體器件之間電學(xué) 連接。
[0056] 繼續(xù)參考圖4,在所述半導(dǎo)體襯底100上形成介質(zhì)層110,后續(xù)在所述介質(zhì)層110 上形成功函數(shù)層。
[0057] 本實施例中，在介質(zhì)層110內(nèi)，位于所述第一區(qū)域I、第二區(qū)域II和第S區(qū)域III 分別形成有第一柵極凹槽111、第二柵極凹槽112和第=柵極凹槽113,后續(xù)所述第=柵極 凹槽113用于形成低闊值器件對應(yīng)的第一晶體管，所述第一柵極凹槽111用于形成標(biāo)準(zhǔn)闊 值器件對應(yīng)的第二晶體管，所述第二柵極凹槽112用于形成高闊值器件的第二晶體管。
[0058] 可選地，所述第一晶體管、第二晶體管和第=晶體管均為NM0S。
[0059] 本實施例中，在第一柵極凹槽111、第二柵極凹槽112和第=柵極凹槽113側(cè)壁上 還均形成有側(cè)墻120。各個柵極凹槽和側(cè)墻120的形成工藝為本領(lǐng)域成熟工藝，在此不再寶 述。
[0060] 結(jié)合參考圖5,本實施例中，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成所述介質(zhì)層110后，形成 功函數(shù)層之前，先在所述介質(zhì)層110上依次形成高K介質(zhì)層131、柵氧化層132和擴(kuò)散阻擋 層 133。
[0061] 所述高K介質(zhì)層131、柵介質(zhì)層132和擴(kuò)散阻擋層133依次覆蓋在所述介質(zhì)層110 內(nèi)的第一柵極凹槽111、第二柵極凹槽112和第=柵極凹槽113側(cè)壁和底部，W及所述介質(zhì) 層110的表面。
[0062] 所述高 K 介質(zhì)層 131 的材料包括 LaO、A10、BaZrO、HfZrO、HfZrON、冊LaO、HfSiO、 HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、度a, Sr)Ti〇3、AI2O3或 Si 3N4;形成方法包括物理氣相 沉積、化學(xué)氣相沉積或是原子層沉積。 陽06引可選地，所述高K介質(zhì)層131的厚度為10~30A。
[0064]所述柵介質(zhì)層 132 的材料包括 La2〇3、AL2O3、6曰2〇3、In2〇3、M0O、Pt、Ru、hCNCK Ir、 化C、MoN、WN或TixNi X I)，形成方法包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或是原子層沉積。 W65] 可選地，所述柵介質(zhì)層132的厚度為5~20A。
[0066] 所述擴(kuò)散阻擋層133的材料包括TaN、化或TaAl,形成方法包括物理氣相沉積、化 學(xué)氣相沉積或是原子層沉積。
[0067] 可選地，所述擴(kuò)散阻擋層133的厚度為5~20A,
[0068] 本實施例中，所述高K介質(zhì)層131和柵介質(zhì)層132可有效提高后續(xù)填充于各柵極 凹槽內(nèi)的柵極材料與半導(dǎo)體襯底之間的電隔離效果，所述擴(kuò)散阻擋層133可有效抑制后續(xù) 填充于各柵極凹槽內(nèi)的柵極材料向介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散，從而提高后續(xù)形成的各柵極的性能。 W例本發(fā)明中對所述高K介質(zhì)層131、柵介質(zhì)層132和擴(kuò)散阻擋層133的材料、形成方 法W及厚度等結(jié)構(gòu)不做限定；此外，本實施例外的其他實施例中，可W不形成所述高K介質(zhì) 層131、柵介質(zhì)層132和擴(kuò)散阻擋層133,或是選擇性地形成所述高K介質(zhì)層131、柵介質(zhì)層 132和擴(kuò)散阻擋層133中的一層或多層。上述高K介質(zhì)層131、柵介質(zhì)層132和擴(kuò)散阻擋層 133并不影響本發(fā)明的目的實現(xiàn)。
[0070] 繼續(xù)參考圖5,在所述擴(kuò)散阻擋層133上形成功函數(shù)層140,所述功函數(shù)層140覆 蓋第一柵極凹槽111、第二柵極凹槽112和第=柵極凹槽113的側(cè)壁和底面，所述功函數(shù)層 140用于調(diào)成后續(xù)形成于各個區(qū)域中的各半導(dǎo)體器件的闊值電壓。
[0071] 本實施例中，后續(xù)形成的各晶體管為NM0S，所述功函數(shù)層140的材料為碳化粗 燈aC)、鐵燈i)、侶（Al)或是鐵侶化合物燈ixAli X) (X《1)。
[0072] 可選地，本實施例中，所述功函數(shù)層140的厚度為1:0~80 A。
[0073] 接著結(jié)合參考圖6,在所述第一區(qū)域I和第=區(qū)域III上形成第一掩模160,之后， 并W所述第一掩模160為掩模，進(jìn)行第一離子滲雜，向所述第二區(qū)域II的功函數(shù)層140內(nèi) 滲雜第一離子，從而增加所述第二區(qū)域II的功函數(shù)層140的功函數(shù)，形成滲雜有第一離子 的功函數(shù)層141。 W74] 本實施例中，所述第一掩模160的材料為深紫外線吸收氧化層值UV Li曲t Absorbing Oxide, DUO)。
[0075] 除本實施例外的其他實施例中，所述第一掩模160還可W是無定形多晶娃 (amo;rphous poly)或無定形碳（amo;rphous carbon)。在后續(xù)DU0,無定形多晶娃W及無定 形碳較為容易去除過程中，不易在所述第一柵極凹槽111，第二柵極凹槽112和第=柵極凹 槽113內(nèi)形成殘留。從而提高后續(xù)形成的各半導(dǎo)體器件的性能。
[0076] 所述第一掩模160的形成工藝包括：先在所述半導(dǎo)體襯底100上形成第一掩模材 料層，之后在所述第一掩模材料層上形成光刻膠層，并經(jīng)曝光顯影工藝后，在所述第一掩模 材料層上形成光刻膠掩模161，之后再W所述光刻膠掩模161刻蝕所述第一掩模材料層，形 成所述第一掩模160。
[0077] 可選地，所述第一掩模材料層的厚度大于所述第一柵極凹槽111、第二柵極凹槽 112和第=柵極凹槽113的深度，從而避免刻蝕所述第二柵極凹槽112內(nèi)的第一掩模材料層 過程中，光刻膠掩模161被消耗后，造成位于第一區(qū)域I和第=區(qū)域III上的第一掩模材料 層受到過多消耗，后續(xù)無法很好地起阻擋第一離子進(jìn)入所述第一區(qū)域I和第=區(qū)域III內(nèi) 的功函數(shù)層中的作用。
[0078] 本實施例中，所述第一離子包括棚度）離子、娃離子（Si)和氣（巧離子中的一種 或多種，用W提高滲雜有第一離子的功函數(shù)層141的功函數(shù)。
[0079] 可選地，所述第一離子滲雜的方法為等離子體滲雜。
[0080] 等離子體離子注入的參數(shù)包括：等離子體注入的能量為0. 5~2. OKeV,劑量為 1. 0 X 1〇14~1. 0 X 10 "atom/cm2。
[0081] 所述第一離子滲雜的工藝具體包括：向等離子體發(fā)生裝置內(nèi)通入反應(yīng)氣體，W形 成等離子體；之后將所述等離子體注入未覆蓋有第一掩模160的功函數(shù)層中。
[0082] 所述反應(yīng)氣體為娃源氣體、氣源氣體或是棚源氣體中的一種或多種。
[0083] 可選地，所述娃源氣體為SiH4,所述棚源氣體為BH2。
[0084] 所述等離子體滲雜的參數(shù)具體包括：控制反應(yīng)氣體流量為30~lOOOsccm，控制溫 度為25~500°C，功率為50~1000W，氣壓為2~5mtorr。
[00化]在第一離子滲雜工藝中，等離子體滲雜工藝的氣體流量、功率和氣壓，W及離子滲 雜采用的能量和劑量根據(jù)所述功函數(shù)層所需提升的功函數(shù)數(shù)值確定，本發(fā)明對上述第一離 子滲雜工藝的工藝不做限定。
[0086] 接著參考圖7,在所述第二區(qū)域II上形成滲雜有第一離子的功函數(shù)層141后，去除 所述第一掩模160 ;并在所述半導(dǎo)體襯底100上形成緩沖層150,所述緩沖層150覆蓋在所 述功函數(shù)層140 (包括已滲雜第一離子的功函數(shù)層141和未滲雜第一離子的功函數(shù)層）上。
[0087] 本實施例中，第一掩模160的材料為DU0,可采用W氨氧化烷基錠等試劑為濕法刻 蝕劑的濕法刻蝕工藝高效地去除所述第一掩模160,同時減小半導(dǎo)體器件其余部分損傷。去 除DUO的工藝為本領(lǐng)域成熟技術(shù)，在此不再寶述。 陽0蝴本實施例中，所述緩沖層150的材料氮化鐵燈iA X，X《1)、碳化粗燈aC)、粗 燈曰)、氮化粗燈曰腳或侶粗化合物燈aAl)。
[0089] 所述緩沖層150的形成方法包括化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積。
[0090] 后續(xù)向繼續(xù)向所述功函數(shù)層140內(nèi)滲雜第二離子，W進(jìn)一步調(diào)整所述功函數(shù)層的 功函數(shù)時，所述緩沖層150可阻擋第二離子進(jìn)入所述功函數(shù)層，用W調(diào)整進(jìn)入所述功函數(shù) 層內(nèi)的第二離子的量，進(jìn)而調(diào)整滲雜有第二離子的功函數(shù)層的功函數(shù)。
[0091] 通過調(diào)節(jié)所述緩沖層150厚度，可有效調(diào)整進(jìn)入所述功函數(shù)層內(nèi)的第二離子的 量，進(jìn)而調(diào)整所述功函數(shù)層的功函數(shù)。但若所述緩沖層150厚度過大，致使?jié)B雜入所述功函 數(shù)層內(nèi)的第二離子量過??；若緩沖層150厚度過小，致使?jié)B雜入所述功函數(shù)層內(nèi)的第二離 子量過大。
[0092] 本實施例中，所述緩沖層150的厚度為5~IOOA。
[0093] 所述緩沖層150的材料和厚度均根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明對所述緩沖層的材料 W及厚度不做具體限定。
[0094] 之后參考圖8,在所述半導(dǎo)體襯底100的第S區(qū)域III上形成第二掩模162。
[00巧]本實施例中，所述第二掩模162的材料包括無定形多晶娃、無定形碳或DUO。形成 方法包括：先在所述半導(dǎo)體襯底100上形成第二掩模材料層，之后在所述第二掩模材料層 上形成光刻膠掩模163,并W所述光刻膠掩模163為掩模刻蝕所述第二掩模材料層，形成所 述第二掩模162。
[0096] 可選地，所述第二掩模材料層的厚度大于或等于所述第一柵極凹槽111、第二柵極 凹槽112和第=柵極凹槽113的深度，從而避免刻蝕所述第一區(qū)域I的柵極凹槽和第二區(qū) 域II上的柵極凹槽內(nèi)的第二掩模材料層過程中，所述光刻膠掩模163被消耗后，造成位于 第=區(qū)域III上的第二掩模材料層受到過多消耗，后續(xù)無法很好地起阻擋離子進(jìn)入所述第 S區(qū)域III上的功函數(shù)層中的作用。
[0097] 所述第二掩模162的形成方法與所述第一掩模160的形成方法相似，在此不再寶 述。
[0098] 繼續(xù)參考圖8, W所述第二掩模162為掩模，進(jìn)行第二離子滲雜，向所述第一區(qū)域I 和第二區(qū)域II內(nèi)的功函數(shù)層140 (包括已滲雜有第一離子的功函數(shù)層141)滲雜第二離子， 進(jìn)一步提高第一區(qū)域I和第二區(qū)域II內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)，從而提高后續(xù)形成的第一晶 體管和第二晶體管的闊值電壓。所述第二掩模162用W阻止第二離子滲雜過程中，所述第 二離子進(jìn)入所述第=區(qū)域III的所述功函數(shù)層內(nèi)。
[0099] 本實施例中，所述第二離子包括棚度）離子、娃離子（Si)和氣（巧離子中的一種 或多種。 陽100] 本實施例中，所述第二離子滲雜的方法為等離子體滲雜。 陽101] 可選地，采用等離子體滲雜工藝進(jìn)行所述第二離子滲雜的工藝的具體條件包括： 調(diào)節(jié)等離子體注入的能量為0. 5~2. OKeV,劑量為1. 0 X 1〇14~1. 0 X 10 "atom/cm2。 陽102] 可選地，采用等離子滲雜的工藝具體包括：向等離子體發(fā)生裝置內(nèi)通入反應(yīng)氣體， W形成等離子體；之后將所述等離子體注入未覆蓋有第二掩模162的緩沖層150和功函數(shù) 層中。 陽103] 所述反應(yīng)氣體為娃源氣體、氣源氣體或是棚源氣體中的一種或多種。 陽104] 可選地，所述娃源氣體為SiH4,所述棚源氣體為BH2。 陽1化]所述等離子體滲雜的參數(shù)具體包括：控制反應(yīng)氣體流量為30~lOOOsccm，控制溫 度為25~500°C，功率為50~lOOOW，氣壓為2~5mtorr。 陽106] 在所述第二離子滲雜的過程中，所述緩沖層150阻擋部分第二離子，而部分離子 穿過所述緩沖層150進(jìn)入所述功函數(shù)層140內(nèi)，W提高所述功函數(shù)層140的功函數(shù)數(shù)值。 陽107] 增加所述緩沖層厚度，可降低進(jìn)入所述功函數(shù)層內(nèi)的離子量，從而降低后續(xù)形成 的半導(dǎo)體器件的闊值電壓。本實施例中，每增加 IO A的緩沖層150,可阻擋足量的離子，進(jìn) 而可降低半導(dǎo)體器件50~60mV的闊值電壓。
[0108] 在完成所述第二離子滲雜后，在之前已滲雜有第一離子的功函數(shù)層141內(nèi)又滲雜 了第二離子，進(jìn)一步提高了所述第二區(qū)域II上的功函數(shù)層的功函數(shù)，形成滲雜有第一離子 和第二離子的功函數(shù)層142;在所述第一區(qū)域I上的功函數(shù)層內(nèi)滲雜了第二離子，形成了滲 雜有第二離子的功函數(shù)層143,提高了第一區(qū)域I上的功函數(shù)層143的功函數(shù)數(shù)值。
[0109] 經(jīng)上述第一離子滲雜工藝和第二離子滲雜工藝后，使所述第二區(qū)域II上的功函 數(shù)層的功函數(shù)大于所述第一區(qū)域I上的功函數(shù)層的功函數(shù)；所述第一區(qū)域I上的功函數(shù)層 的功函數(shù)大于所述第=區(qū)域III上的功函數(shù)層的功函數(shù)，進(jìn)而使得后續(xù)形成于所述第=區(qū) 域III、第一區(qū)域I和第二區(qū)域II上的半導(dǎo)體器件的闊值電壓依次增大，即可獲得=個具有 不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件。
[0110] 本實施例中，所述第一離子滲雜和第二離子滲雜相同，即所述第一離子和第二離 子的相同，且所述第一離子滲雜的條件和第二離子滲雜的條件相同。通過所述緩沖層150 調(diào)節(jié)進(jìn)入所述功函數(shù)層內(nèi)的第二離子的量，從而調(diào)節(jié)位于第一區(qū)域I的功函數(shù)層和位于第 二區(qū)域II的功函數(shù)層的功函數(shù)。相比于現(xiàn)有工藝，通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底中不同區(qū)域內(nèi)滲雜 離子條件，或是調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底100不同區(qū)域上的功函數(shù)層的厚度，W調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底100 不同區(qū)域的半導(dǎo)體器件的闊值電壓，本發(fā)明提供的技術(shù)方案可有效簡化在半導(dǎo)體襯底的不 同區(qū)域形成具有不同闊值電壓的半導(dǎo)體器件的工序，提高效率。 陽111] 在除本實施例外的其他實施例中，所述第一離子滲雜和第二離子滲雜的也可不 同，通過所述第一離子滲雜和第二滲雜差異，W及緩沖層的對于第二離子的阻擋的共同作 用，W調(diào)節(jié)不同區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)。
[0112] 完成所述第一區(qū)域I和第二區(qū)域II的功函數(shù)層內(nèi)功函數(shù)調(diào)整后，參考圖9,在所述 半導(dǎo)體襯底100上形成柵極材料170,所述柵極材料170填充滿所述第一柵極凹槽、第二柵 極凹槽和第=柵極凹槽。
[0113] 所述柵極材料170包括W、A1、Co-Al或化等各類本領(lǐng)域用于形成金屬柵極的材 料。本發(fā)明對所述柵極材料170不做限定。
[0114] 再結(jié)合參考圖10,采用化學(xué)機(jī)械研磨等平坦化工藝，去除所述介質(zhì)層110上的柵 極材料，使得所述第一柵極凹槽、第二柵極凹槽和第=柵極凹槽內(nèi)的柵極材料表面與所述 介質(zhì)層110表面齊平，從而形成第一晶體管181、第二晶體管182和第=晶體管183。
[0115] 因為所述第一晶體管181、第二晶體管182和第=晶體管183的功函數(shù)層的功函數(shù) 不同，具體地，第二晶體管182、所述第一晶體管181和第=晶體管183內(nèi)的功函數(shù)層的功函 數(shù)依次減小，所述第二晶體管182、所述第一晶體管181和第=晶體管183的闊值電壓依次 減小。通過本發(fā)明可高效地形成具有不同闊值電壓的晶體管，并有效簡化工藝難度。
[0116] 值得注意的是，本發(fā)明包括具有=個不同闊值電壓的柵極的半導(dǎo)體器件為實施 例，但除本實施例外的其他實施例中，本發(fā)明可用于制備單個晶體管，兩個晶體管、或是大 于=個晶體管的半導(dǎo)體器件，并實現(xiàn)調(diào)整各個晶體管的闊值電壓的目的。
[0117] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)W權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成功函數(shù)層； 在所述功函數(shù)層上形成緩沖層； 向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層摻雜離子，在摻雜離子的過程中所述緩沖層用于阻擋 所述離子，以調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的功函數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于， 所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域用于形成第一晶體管，所述 第二區(qū)域用于形成第二晶體管，在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域內(nèi)分別形成有第一柵極凹槽和 第二柵極凹槽； 形成功函數(shù)層的步驟包括：在所述第一柵極凹槽以及第二柵極凹槽的側(cè)壁和底面覆蓋 功函數(shù)層； 在形成所述功函數(shù)層后，形成所述緩沖層前，所述形成方法還包括：在所述第一區(qū)域上 覆蓋第一掩模，以所述第一掩模為掩模進(jìn)行第一離子摻雜，向所述第二區(qū)域的功函數(shù)層內(nèi) 摻雜第一離子，以增大所述第二區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)； 在所述功函數(shù)層上形成緩沖層的步驟包括：去除所述第一掩模，在所述第一柵極凹槽 內(nèi)的功函數(shù)層和第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù)層上形成緩沖層； 向覆蓋有所述緩沖層的功函數(shù)層摻雜離子的步驟包括：進(jìn)行第二離子摻雜，向在所述 第一柵極凹槽和第二柵極凹槽內(nèi)的功函數(shù)層內(nèi)摻雜第二離子，以增大所述第一區(qū)域和第二 區(qū)域內(nèi)的功函數(shù)層的功函數(shù)，所述緩沖層用于阻擋所述第二離子，以調(diào)節(jié)所述功函數(shù)層的 功函數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于， 所述半導(dǎo)體襯底還包括第三區(qū)域，所述第三區(qū)域用于形成第三晶體管；所述第三區(qū)域 內(nèi)形成有第三柵極凹槽； 所述功函數(shù)層還覆蓋所述第三柵極凹槽的側(cè)壁和底面； 在所述第一區(qū)域覆蓋第一掩模的步驟還包括：所述第一掩模還覆蓋所述第三區(qū)域； 在形成所述緩沖層后，在進(jìn)行第二離子摻雜前，所述形成方法還包括： 在所述第三區(qū)域上形成第二掩模，以用于在第二離子摻雜過程中，阻擋所述第二離子 進(jìn)入所述第三區(qū)域的功函數(shù)層內(nèi)。4. 如權(quán)利要求3所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述第一掩模和第二掩模 的材料為多晶硅或是DUO。5. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述第一離子和第二離子 為硼離子、硅離子和氟離子中的一種或多種。6. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述第一離子摻雜的工藝 和第二離子摻雜的工藝相同。7. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述第一離子摻雜和第二 離子摻雜的方法為離子注入。8. 如權(quán)利要求7所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述離子注入的參數(shù)包括： 離子注入的能量為〇· 5~2. OKeV，劑量為1. 0 X 1014~1. 0 X 10 19atom/cm2。9. 如權(quán)利要求7所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝中采用 的反應(yīng)氣體為硅源氣體、氟源氣體或是硼源氣體中的一種或多種。10. 如權(quán)利要求9所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述硅源氣為SiH 4。11. 如權(quán)利要求9所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述硼源氣體為BH 2。12. 如權(quán)利要求9所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體流量為30~ lOOOsccm，控制溫度為25~500°C，功率為50~1000W，氣壓為2~5mtorr。13. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述第一晶體管和第二晶 體管均為NM0S。14. 如權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在完成所述第二離子摻雜 后，所述形成方法還包括在所述第一柵極凹槽和第二柵極凹槽內(nèi)填充柵極材料，以分別形 成第一晶體管和第二晶體管。15. 如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述緩沖層的材料為氮化 鈦、碳化鉭、鉭、氮化鉭或鋁鉭化合物。16. 如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為 5~100 A。17. 如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述功函數(shù)層的材料為碳 化鉭、鈦、鋁或是鈦鋁化合物。
【文檔編號】H01L21/8238GK105826265SQ201510012074
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月9日
【發(fā)明人】趙杰
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司