半導(dǎo)體器件的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)使構(gòu)成集成電路的基本半導(dǎo)體器件之一。所述互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管包括:P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)和N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)為了在減小柵極尺寸的同時(shí)控制短溝道效應(yīng)，采用高K介質(zhì)材料取代常規(guī)的氧化硅等材料作為晶體管的柵介質(zhì)層，采用金屬材料取代常規(guī)的多晶硅等材料作為晶體管的柵電極層。而且，為了調(diào)節(jié)PMOS管和NMOS管的閾值電壓，現(xiàn)有技術(shù)會(huì)在PMOS管和NMOS管的柵介質(zhì)層表面形成功函數(shù)層(work funct1n layer);其中，PMOS管的功函數(shù)層需要具有較高的功函數(shù)，而NMOS管的功函數(shù)層需要具有較低的功函數(shù)。因此，在PMOS管和NMOS管中，功函數(shù)層的材料不同，以滿足各自功函數(shù)調(diào)節(jié)的需求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)形成互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管時(shí)，在形成PMOS管的區(qū)域和形成NMOS管的區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面分別形成偽柵極層；以所述偽柵極層為掩膜形成源區(qū)和漏區(qū)后，在半導(dǎo)體襯底表面形成于偽柵極層表面齊平的介質(zhì)層；在形成介質(zhì)層之后，去除PMOS管的區(qū)域或NMOS管的區(qū)域的偽柵極層，在介質(zhì)層內(nèi)形成開口，并依次在所述開口內(nèi)沉積柵介質(zhì)層、功函數(shù)層和柵電極層。其中，柵電極層的材料為金屬，柵介質(zhì)層的材料為高K材料，所述形成互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的方法即用于形成高K金屬柵(HKMG，High K MetalGate)的后柵(Gate Last)工藝。此外，形成于PMOS管的區(qū)域的功函數(shù)層材料、與形成于NMOS管的區(qū)域的功函數(shù)層材料不同。
[0005]然而，所述柵電極層的金屬材料易于擴(kuò)散入柵介質(zhì)層和功函數(shù)層內(nèi)，導(dǎo)致現(xiàn)有的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]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，提高所形成的半導(dǎo)體器件的性能。
[0007]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:提供襯底，所述襯底具有PMOS區(qū)域和NMOS區(qū)域，所述襯底表面具有介質(zhì)層，所述NMOS區(qū)域的介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出襯底表面的第一開口，所述PMOS區(qū)域的介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出襯底表面的第二開口，所述第一開口的側(cè)壁和底部表面具有第一柵介質(zhì)層，所述第二開口的側(cè)壁和底部表面具有第二柵介質(zhì)層；在所述第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層表面形成隔離層；對(duì)所述隔離層內(nèi)進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝；在形成所述隔離層并進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝之后，在所述第一開口和第二開口內(nèi)的隔離層表面形成第二功函數(shù)層；對(duì)所述第二功函數(shù)層進(jìn)行第二強(qiáng)化處理工藝；在所述第二強(qiáng)化處理工藝之后，去除NMOS區(qū)域的第二功函數(shù)層；在去除NMOS區(qū)域的第二功函數(shù)層之后，在第一開口內(nèi)形成第一柵極層，在第二開口內(nèi)形成第二柵極層。
[0008]可選的，對(duì)所述隔離層內(nèi)進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝的方法包括:在介質(zhì)層表面、第一開口內(nèi)的第一柵介質(zhì)層表面、以及第二開口內(nèi)的第二柵介質(zhì)層表面形成第一子隔離層；在形成所述第一子隔離層之后，對(duì)所述第一子隔離層進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝；在所述第一強(qiáng)化處理工藝之后，在所述第一子隔離層表面形成第二子隔離層，所述第一子隔離層和第二子隔離層構(gòu)成所述隔離層。
[0009]可選的，所述第一強(qiáng)化處理工藝為濕法處理工藝，處理液為臭氧溶液，所述臭氧溶液中臭氧的流量2升/分鐘，處理時(shí)間為20?100秒。
[0010]可選的，所述第一子隔離層的厚度為隔離層厚度的10%?50%;所述第二子隔離層的厚度為隔離層厚度的50%?90%。
[0011]可選的，所述第一子隔離層和第二子隔離層的形成工藝為原子層沉積工藝。
[0012]可選的，所述第二強(qiáng)化處理工藝為濕法處理工藝或干法處理工藝。
[0013]可選的，所述濕法處理工藝的處理液為臭氧溶液，所述臭氧溶液中臭氧的流量2升/分鐘，處理時(shí)間為20?100秒。
[0014]可選的，所述干法處理工藝采用氧氣的等離子體進(jìn)行處理，氣體流量為2000sccm ?8000sccm,功率為 500w ?5000w,氣壓為 0.8Torr ?2Torr,溫度 100 V ?300 0C，時(shí)間60秒?300秒。
[0015]可選的，所述隔離層的材料為氮化鈦，所述第二功函數(shù)層的材料為氮化鈦和氮化鉭中的一種或兩種多層重疊。
[0016]可選的，還包括:在形成第二功函數(shù)層之前，在隔離層表面形成阻擋層，所述第二功函數(shù)層形成于所述阻擋層表面；所述去除NMOS區(qū)域的第二功函數(shù)層工藝停止于所述隔尚層表面。
[0017]可選的，所述阻擋層的材料為氮化鉭。
[0018]可選的，還包括:在去除NMOS區(qū)域的第二功函數(shù)層之后，形成第一柵極層和第二柵極層之前，在第一開口側(cè)壁和底部表面形成第一功函數(shù)層，所述第一柵極層形成于所述第一功函數(shù)層表面。
[0019]可選的，所述第一功函數(shù)層的材料為鈦鋁合金。
[0020]可選的，所述第一柵極層和第二柵極層的材料為金屬，所述第一柵極層和第二柵極層的形成工藝包括:在介質(zhì)層表面、第一開口內(nèi)和第二開口內(nèi)形成填充滿第一開口和第二開口的柵極膜；拋光所述柵極膜直至暴露出介質(zhì)層表面為止。
[0021]可選的，所述隔離層和第二功函數(shù)層還形成于介質(zhì)層表面，所述拋光工藝還去除PMOS區(qū)域的介質(zhì)層表面的第二功函數(shù)層、以及介質(zhì)層表面的隔離層。
[0022]可選的，所述第一開口的側(cè)壁具有第一側(cè)墻；所述第二開口的側(cè)壁具有第二側(cè)墻；所述第一側(cè)墻或第二側(cè)墻的材料為氧化硅、氮氧化硅、氮化硅中的一種或多種組合。
[0023]可選的，所述第一開口和第二開口的形成工藝包括:在PMOS區(qū)域的襯底表面形成第二偽柵，?OS區(qū)域的襯底表面形成第一偽柵；在襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與第一偽柵和第二偽柵齊平；去除所述第一偽柵和第二偽柵，在PMOS區(qū)域的介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口，在NMOS區(qū)域的介質(zhì)層內(nèi)形成第一開口。
[0024]可選的，在形成所述第一開口和第二開口之后，在所述第一開口的側(cè)壁和底部表面形成第一柵介質(zhì)層，在所述第二開口的側(cè)壁和底部表面形成第二柵介質(zhì)層，所述第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件形成方法中，在所述第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層表面形成隔離層之后，對(duì)所述隔離層內(nèi)進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝，使所述隔離層的隔離能力增強(qiáng)，使所述隔離層厚度不增加的情況下，足以阻擋后續(xù)形成的第一功函數(shù)層和第一柵極層材料向第一柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散、以及第二功函數(shù)層和第二柵極層材料向第二柵介質(zhì)層內(nèi)擴(kuò)散；尤其是在NMOS區(qū)域，所述隔離層的阻擋能力增強(qiáng)，保證了第一柵介質(zhì)層的性能穩(wěn)定。其次，在第一開口和第二開口內(nèi)的隔離層表面形成第二功函數(shù)層之后，對(duì)所述第二功函數(shù)層進(jìn)行第二強(qiáng)化處理工藝，使第二功函數(shù)層的強(qiáng)度增強(qiáng)，使所述第二功函數(shù)層能夠防止后續(xù)形成的第二柵極層的材料擴(kuò)散入所述第二功函數(shù)層內(nèi)，保證了 PMOS區(qū)域所形成的晶體管閾值電壓穩(wěn)定。因此，所形成的半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性提高。
[0027]進(jìn)一步，對(duì)所述隔離層內(nèi)進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝的方法包括:首先形成第一子隔離層，對(duì)所述第一子隔離層進(jìn)行第一強(qiáng)化處理工藝之后，在所述第一子隔離層表面形成第二子隔離層，所述第一子隔離層和第二子隔離層構(gòu)成所述隔離層。由于僅在形成一部分隔離層后即進(jìn)行所述第一強(qiáng)化處理工藝，使得經(jīng)過強(qiáng)化的部分隔離層位置更容易控制，從而增強(qiáng)所述隔離層的隔離能力。
[0028]進(jìn)一步，由于所述第一子隔離層的厚度較薄，所述第一強(qiáng)化處理工藝為濕法處理工藝，所述濕法處理工藝對(duì)第一子隔離層的損傷較小，而且能夠保證后續(xù)形成的第二子隔離層的質(zhì)量良好。
【附圖說明】
[0029]圖1是一種互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2至圖10是本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如【背景技術(shù)】所述，所述柵電極層的金屬材料易于擴(kuò)散入柵介質(zhì)層和功函數(shù)層內(nèi)，導(dǎo)致現(xiàn)有的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的性能不穩(wěn)定。
[0032]經(jīng)過研究，請(qǐng)參考圖1，圖1是一種互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體管的實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括:襯底100，所述襯底100具有PMOS區(qū)域102和NMOS區(qū)域101 ;所述襯底100表面具有介質(zhì)層103 ;所述NMOS區(qū)域101的介質(zhì)層103內(nèi)具有暴露出襯底100表面的第一開口(未示出)，所述PMOS區(qū)域102的介質(zhì)層103內(nèi)具有暴露出襯底100表面的第二開口(未示出)，所述第一開口的側(cè)壁和底部表面具有第一柵介質(zhì)層110，所述第二開口的側(cè)壁和底部表面具有第二柵介質(zhì)層120 ;所述第一柵介質(zhì)層110和第二柵介質(zhì)層120表面具有隔離層104 ;所述PMOS區(qū)域102的隔離層104表面具有第二