半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底包括第一区和第二区，第一区用于形成第一类型的晶体管，第二区用于形成第二类型的晶体管，第二类型和第一类型相反；在所述基底上形成层间介质层，第一区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第一开口结构，第二区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第二开口结构；在所述第二开口结构中形成阻挡层；形成阻挡层后，在所述第一开口结构中形成第一栅电极结构；形成第一栅电极结构后，去除所述阻挡层；去除所述阻挡层后，在第二开口结构中形成第二栅电极结构，第二栅电极结构或第一栅电极结构中具有改性离子。所述方法使半导体器件的性能得到提高。

Semiconductor device and its forming method

A semiconductor device and a forming method thereof include: providing a substrate comprising a first region and a second region for forming a first type of transistor, a second region for forming a second type of transistor, a second type contrary to the first type; forming an interlayer dielectric layer on the substrate, and A first opening structure penetrating the interlaminar dielectric layer is provided in the interlaminar dielectric layer in the first region, and a second opening structure penetrating the interlaminar dielectric layer in the second region; a barrier layer is formed in the second opening structure; after the barrier layer is formed, a first gate electrode structure is formed in the first opening structure; and a first gate is formed. After the electrode structure, the barrier layer is removed; after the barrier layer is removed, a second gate electrode structure is formed in the second open structure, and a modified ion is provided in the second gate electrode structure or the first gate electrode structure. The method improves the performance of semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
MOS晶体管是现代集成电路中最重要的元件之一。MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构，位于栅极结构一侧半导体衬底内的源区和位于栅极结构另一侧半导体衬底内的漏区。MOS晶体管的工作原理是：通过在栅极结构施加电压，调节通过栅极结构底部沟道的电流来产生开关信号。随着半导体技术的发展，传统的平面式的MOS晶体管对沟道电流的控制能力变弱，造成严重的漏电流。而鳍式场效应晶体管(FinFET)是一种新兴的多栅器件，一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁表面的栅极结构，位于栅极结构一侧的鳍部内的源区和位于栅极结构另一侧的鳍部内的漏区。然而，无论是平面式的MOS晶体管还是鳍式场效应晶体管构成的半导体器件的电学性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的性能。为解决上述问题，本专利技术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和第二区，第一区用于形成第一类型的晶体管，第二区用于形成第二类型的晶体管，第二类型和第一类型相反；在所述基底上形成层间介质层，第一区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第一开口结构，第二区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第二开口结构；在所述第二开口结构中形成阻挡层；形成阻挡层后，在所述第一开口结构中形成第一栅电极结构；形成第一栅电极结构后，去除所述阻挡层；去除所述阻挡层后，在第二开口结构中形成第二栅电极结构，第二栅电极结构或第一栅电极结构中具有改性离子。可选的，所述阻挡层的材料为无定形碳或无定形硅。可选的，在所述第二开口结构中形成阻挡层的方法包括：在所述第一开口结构和第二开口结构中、以及层间介质层上形成阻挡材料层；去除层间介质层上的阻挡材料层后，去除第一开口结构中的阻挡材料层，形成所述阻挡层。可选的，所述第二栅电极结构中具有改性离子，且所述第一栅电极结构中没有改性离子；或者，所述第一栅电极结构中具有改性离子，且所述第二栅电极结构中没有改性离子。可选的，还包括：在形成阻挡层后且在形成第一栅电极结构之前，在所述第一开口结构中形成位于第一开口结构侧壁和底部的第一功函数结构；在去除所述阻挡层后且在形成第二栅电极结构之前，在所述第二开口结构中形成位于第二开口结构侧壁和底部的第二功函数结构；第一栅电极结构位于第一功函数结构上；第二栅电极结构位于第二功函数结构上。可选的，所述第一开口结构包括第一开口和第二开口；所述第二开口结构包括第三开口和第四开口；形成所述第一功函数结构的方法包括：在所述第一开口的侧壁和底部形成第一功函数层，所述第一功函数层的类型为第二类型；在所述第二开口的侧壁和底部形成第二功函数层，所述第二功函数层的类型为第二类型，第二功函数层的有效功函数值大于第一功函数层的有效功函数值；形成第一功函数层和第二功函数层后，在第一开口和第二开口的侧壁和底部形成第三功函数层，所述第三功函数层的类型为第一类型；形成所述第二功函数结构的方法包括：在所述第三开口的侧壁和底部形成第四功函数层，所述第四功函数层的类型为第二类型；在所述第四开口的侧壁和底部形成第五功函数层，所述第五功函数层的类型为第二类型，第五功函数层的有效功函数值大于第四功函数层的有效功函数值；形成第四功函数层和第五功函数层后，在第三开口和第四开口的侧壁和底部形成第六功函数层，所述第六功函数层的类型为第一类型；所述第一栅电极结构包括位于第一开口中的第一栅电极层和位于第二开口中的第二栅电极层，第一栅电极层和第二栅电极层位于第三功函数层上；所述第二栅电极结构包括位于第三开口中的第三栅电极层和位于第四开口中的第四栅电极层，第三栅电极层和第四栅电极层位于第六功函数层上。可选的，当所述第一区用于形成P型晶体管，所述第二区用于形成N型晶体管时，第一功函数层、第二功函数层、第四功函数层和第五功函数层的材料为N型功函数材料，第三功函数层和第六功函数层的材料为P型功函数材料。可选的，当所述第一区用于形成N型晶体管，所述第二区用于形成P型晶体管时，第一功函数层、第二功函数层、第四功函数层和第五功函数层的材料为P型功函数材料，第三功函数层和第六功函数层的材料为N型功函数材料。可选的，当所述第一区用于形成P型晶体管时，所述第二区用于形成N型晶体管；所述第一栅电极结构中具有氟离子；所述第二栅电极结构中不具有氟离子。可选的，当所述第一区用于形成N型晶体管时，所述第二区用于形成P型晶体管；所述第一栅电极结构中不具有氟离子；所述第二栅电极结构中具有氟离子。本专利技术还提供一种采用上述方法形成的半导体器件。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的半导体器件的形成方法中，在第一开口结构中形成第一栅电极结构之前，在所述第二开口结构中形成阻挡层；形成第一栅电极结构且去除阻挡层后，在第二开口结构中形成第二栅电极结构。所述阻挡层能够阻挡第一栅电极结构的材料形成在第二开口结构中。由于在形成第二栅电极结构之前，第一开口结构中形成了第一栅电极结构，所述第一栅电极结构能够阻挡第二栅电极结构的材料形成在第一开口结构中。由于第一栅电极结构和第二栅电极结构在不同的工艺制程中形成，因此第一栅电极结构的形成过程和第二栅电极结构的形成过程相互不受影响。能够使第二栅电极结构或第一栅电极结构中具有改性离子，用于满足第一区和第二区对应形成的晶体管具有不同特性的需要。进一步，当所述第一区用于形成P型晶体管时，所述第二区用于形成N型晶体管，相应的，所述第一栅电极结构中具有氟离子，用于改善P型晶体管的负偏压不稳定性效应，而所述第二栅电极结构中不具有氟离子，用于避免氟离子对N型晶体管的有效功函数值的影响。当所述第一区用于形成N型晶体管时，所述第二区用于形成P型晶体管，相应的，所述第一栅电极结构中不具有氟离子，用于避免氟离子对N型晶体管的有效功函数值的影响，而所述第二栅电极结构中具有氟离子，用于改善P型晶体管的负偏压不稳定性效应。附图说明图1至图2是一种半导体器件形成过程的结构示意图；图3至图15是本专利技术一实施例中半导体器件形成过程的结构示意图。具体实施方式图1至图2是一种半导体器件形成过程的结构示意图。参考图1，提供半导体衬底100，半导体衬底100包括第一区A和第二区B，第一区A用于形成N型晶体管，第二区B用于形成P型晶体管；在半导体衬底100上形成层间介质层110，第一区A层间介质层110中具有贯穿层间介质层110的第一开口111，第二区B层间介质层110中具有贯穿层间介质层110的第二开口112。参考图2，在第一开口111中形成位于第一开口111侧壁和底部的第一功函数层121；在第二开口112中形成位于第二开口112侧壁和底部的第二功函数层122；之后，在第一开口111和第二开口112的侧壁和底部形成栅电极层130。所述第一功函数层121和半导体衬底100之间还形成有第一栅介质层。所述第二功函数层122和半导体衬底100之间还形成有第二栅介质层。然而，上述方法形成的半导体器件的电学性能较差，经研究发现，原因在于：第一功函数层121包括第一P型功函数层和位于第一P型功函数层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括第一区和第二区，第一区用于形成第一类型的晶体管，第二区用于形成第二类型的晶体管，第二类型和第一类型相反；在所述基底上形成层间介质层，第一区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第一开口结构，第二区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第二开口结构；在所述第二开口结构中形成阻挡层；形成阻挡层后，在所述第一开口结构中形成第一栅电极结构；形成第一栅电极结构后，去除所述阻挡层；去除所述阻挡层后，在第二开口结构中形成第二栅电极结构，第二栅电极结构或第一栅电极结构中具有改性离子。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括第一区和第二区，第一区用于形成第一类型的晶体管，第二区用于形成第二类型的晶体管，第二类型和第一类型相反；在所述基底上形成层间介质层，第一区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第一开口结构，第二区层间介质层中具有贯穿层间介质层的第二开口结构；在所述第二开口结构中形成阻挡层；形成阻挡层后，在所述第一开口结构中形成第一栅电极结构；形成第一栅电极结构后，去除所述阻挡层；去除所述阻挡层后，在第二开口结构中形成第二栅电极结构，第二栅电极结构或第一栅电极结构中具有改性离子。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为无定形碳或无定形硅。3.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述第二开口结构中形成阻挡层的方法包括：在所述第一开口结构和第二开口结构中、以及层间介质层上形成阻挡材料层；去除层间介质层上的阻挡材料层后，去除第一开口结构中的阻挡材料层，形成所述阻挡层。4.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二栅电极结构中具有改性离子，且所述第一栅电极结构中没有改性离子；或者，所述第一栅电极结构中具有改性离子，且所述第二栅电极结构中没有改性离子。5.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，还包括：在形成阻挡层后且在形成第一栅电极结构之前，在所述第一开口结构中形成位于第一开口结构侧壁和底部的第一功函数结构；在去除所述阻挡层后且在形成第二栅电极结构之前，在所述第二开口结构中形成位于第二开口结构侧壁和底部的第二功函数结构；第一栅电极结构位于第一功函数结构上；第二栅电极结构位于第二功函数结构上。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一开口结构包括第一开口和第二开口；所述第二开口结构包括第三开口和第四开口；形成所述第一功函数结构的方法包括：在所述第一开口的侧壁和底部形成第一功函数层，所述第一功函数层的类型为第二类型；在所述第二开口的侧壁和底部形成第二功函数层，所述第二功函数层的类型为第二类型，第二功函数层的有效功函数值大于第一功函数层的有效功函数值；形成第一功函数层和第二功函数层后，在第一开口和第二开口的侧壁和底部形成第三功函数层，所述第三功函数层的类型为第一类型；形成所述第二功函数结构的方法包括：在所述第三开口的侧壁和底部形成第四功函数层，所述第四功函数层的类型为第二类型；在所述第四开口的侧壁和底部形成第五功函数层，所述第五功函数层的类型为第二类型，第五功函数层的有效功函数值大于第四功函数层的有效功函数值；形成第四功函数层和第五功函数层后，在第三开口和第四开口的侧壁和底部形成第六功函数层，所述第六功函数层的类型为第一类型；所述第一栅电极结构包括位于第一开口中的第一栅电极层和位于第二开口中的第二栅电极层，第一栅电极层和第二栅电极层位于第三功函数层上；所述第二栅电极结构包括位于第三开口中的第三栅电极层和位于第四开口中的第四栅电极层，第三栅电极层和第四栅电极层位于第六功函数层上。7.根据权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，当所述第一区用于形成P型晶体管，所述第二区用于形成N型晶体管时，第一功函数层、第二功函数层、第四功函数层和第五功函数层的材料为N型功...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢欣云，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31