一种半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体技术领域。本发明专利技术的半导体器件的制造方法，通过在晶体管的沟道区域形成锗硅层，可以有效地对晶体管的阈值电压进行调节，使得制造的半导体器件具有不同的阈值电压。本发明专利技术的半导体器件，可以采用上述半导体器件的制造方法制造，由于沟道区域具有不同浓度的锗硅层，可以有效地实现对晶体管的阈值电压的调节，具有良好的阈值电压特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及。
技术介绍
在半导体
中，如何在保证半导体器件的性能的同时降低功耗已经成为人们面临的一个主要挑战。功耗/性能优化0^1:11111281:1011)通常要求半导体器件具有多个阈值电压(^)和低的关断电流(10打在平面体硅半导体器件中，通过使用两个功函数层(分别对应~型场效应晶体管即￡1和？型场效应晶体管以及采用不同的栅极长度和掺杂浓度来实现多阈值电压。鳍型场效应晶体管(打必价)由于可以实现小的器件尺寸、应用小的工作电压而具有优秀的静电控制能力，然而，器件尺寸和工作电压的减小，尤其工作电压的减小，导致对阈值电压可变性的控制变得十分困难。在大规模应用鳍型场效应晶体管(打必价)的半导体器件中，随着工艺节点不断减小，需要注入的离子的数量不断减少(例如采用10！！！！！工艺节点的器件需要注入的离子数量非常少),离子注入工艺变得非常难以控制。 不同金属盖帽工艺(⑶卯1=8)可以有效地调节鳍型场效应晶体管的阈值电压，但是该方法需要复杂的集成工艺并且不会带来其他方面的提升。而传统的离子注入工艺会降低器件的离子迁移率，并且可能会导致对器件的影响非常坏的掺杂物随机波动。并且，对于采用金属栅极技术的半导体器件的制造方法而言，离子注入工艺还面临控制离子注入剂量以防止离子渗透入高&介电层或器件的沟道区域的挑战。 可见，如何获得良好的阈值电压，是应用后高&介电层工艺的半导体器件的制造方法必须要解决的问题。为解决上述问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术实施例一提供一种半导体器件的制造方法，该方法包括: 步骤3101:在半导体衬底上拟形成~型低阈值电压晶体管的区域、拟形成~型高阈值电压晶体管的区域、拟形成？型低阈值电压晶体管的区域和拟形成？型高阈值电压晶体管的区域分别形成第一锗硅层、第二锗硅层、第三锗硅层和第四锗硅层； 步骤3102:形成覆盖所述第一锗硅层的第一盖帽层、覆盖所述第二锗硅层的第二盖帽层、覆盖所述第三锗硅层的第三盖帽层以及覆盖所述第四锗硅层的第四盖帽层； 步骤3103:在所述半导体衬底上拟形成~型低阈值电压晶体管的区域、拟形成~型高阈值电压晶体管的区域、拟形成？型低阈值电压晶体管的区域和拟形成？型高阈值电压晶体管的区域分别形成包括伪栅极氧化层、伪栅极和栅极侧壁的伪栅极结构，去除所述伪栅极和所述伪栅极氧化层。 其中，所述第一锗硅层和所述第二锗硅层中锗的原子百分比低于所述第三锗硅层和所述第四锗硅层中锗的原子百分比。 其中，所述步骤3101包括: 步骤31011:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成覆盖拟形成~型低阈值电压晶体管的区域、拟形成~型高阈值电压晶体管的区域、拟形成？型低阈值电压晶体管的区域和拟形成？型高阈值电压晶体管的区域的锗硅层，其中所述锗硅层位于所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成？型高阈值电压晶体管的区域的部分分别为所述第一锗硅层和所述第四锗硅层； 步骤31012:去除所述锗硅层位于所述拟形成~型高阈值电压晶体管的区域和所述拟形成？型低阈值电压晶体管的区域的部分； 步骤31013:在所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成？型高阈值电压晶体管的区域分别形成所述第二锗硅层和所述第三锗硅层。 其中，在所述步骤31011与所述步骤31012之间还包括在所述锗硅层上形成遮蔽层的步骤，所述遮蔽层用于在所述步骤31012中保护所述锗硅层位于所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成？型高阈值电压晶体管的区域的部分。 其中，在所述步骤3102中，所述第一盖帽层、所述第二盖帽层、所述第三盖帽层以及所述第四盖帽层的材料为硅。 其中，在所述步骤3103之后还包括如下步骤: 步骤3104:在位于所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域、拟形成~型高阈值电压晶体管的区域、拟形成？型低阈值电压晶体管的区域和拟形成？型高阈值电压晶体管的区域的所述栅极侧壁之间依次形成界面层、高&介电层、盖帽层和阻挡层； 步骤3105:在所述阻挡层上形成功函数金属层； 步骤3106:在所述功函数金属层上形成金属栅极。 其中，所述步骤3105包括: 步骤31051:在所述阻挡层上形成第一功函数调节层，去除所述第一功函数调节层位于所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域和拟形成~型高阈值电压晶体管的区域的部分； 步骤31052:在位于所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域的栅极侧壁之间、位于所述拟形成~型高阈值电压晶体管的区域的栅极侧壁之间、位于所述拟形成？型低阈值电压晶体管的区域的栅极侧壁之间以及位于所述拟形成？型高阈值电压晶体管的区域的栅极侧壁之间均形成第二功函数调节层。 其中，所述第一功函数调节层的材料为氮化钛，所述第二功函数调节层的材料为钦招合金。 其中，在所述步骤3101中，在形成所述第一锗硅层、第二锗硅层、第三锗硅层和第四锗硅层之前，所述半导体衬底上具有鳍型结构。该鳍型结构分布在所述拟形成~型低阈值电压晶体管的区域、拟形成~型高阈值电压晶体管的区域、拟形成？型低阈值电压晶体管的区域和拟形成？型高阈值电压晶体管的区域，使得最终形成的半导体器件中的晶体管为轄型场效应晶体管。 本专利技术实施例二提供一种半导体器件，该半导体器件包括:半导体衬底以及位于所述半导体衬底上的~型低阈值电压晶体管』型高阈值电压晶体管、？型低阈值电压晶体管和？型高阈值电压晶体管，所述~型低阈值电压晶体管4型高阈值电压晶体管、？型低阈值电压晶体管和？型高阈值电压晶体管均包括:栅极侧壁以及位于所述栅极侧壁之间的栅极叠层结构； 其中，所述N型低阈值电压晶体管包括位于所述N型低阈值电压晶体管的栅极叠层结构与所述半导体衬底之间的第一锗硅层以及位于所述第一锗硅层之上的第一盖帽层；所述N型高阈值电压晶体管包括位于所述N型高阈值电压晶体管的栅极叠层结构与所述半导体衬底之间的第二锗硅层以及位于所述第二锗硅层之上的第二盖帽层；所述P型低阈值电压晶体管包括位于所述P型低阈值电压晶体管的栅极叠层结构与所述半导体衬底之间的第三锗硅层以及位于所述第三锗硅层之上的第三盖帽层；所述P型高阈值电压晶体管包括位于所述P型高阈值电压晶体管的栅极叠层结构与所述半导体衬底之间的第四锗硅层以及位于所述第四锗硅层之上的第四盖帽层。 其中，所述第一锗硅层和所述第二锗硅层中锗的原子百分比低于所述第三锗硅层和所述第四锗硅层中锗的原子百分比。 其中，所述第一盖帽层、所述第二盖帽层、所述第三盖帽层以及所述第四盖帽层的材料为硅。 其中，所述N型低阈值电压晶体管、N型高阈值电压晶体管、P型低阈值电压晶体管和P型高阈值电压晶体管的栅极叠层结构均包括自下而上设置的界面层、高k介电层、盖帽层、阻挡层、功函数金属层和金属栅极。 其中，N型晶体管与P型晶体管的功函数金属层不同。 其中，所述N型晶体管的功函数金属层为钛铝合金；所述P型晶体管的功函数金属层包括氮化钛和位于所述氮化钛之上的钛铝合金。 其中，所述半导体衬底上具有鳍型结构，所述半导体器件中的晶体管为鳍型场效应晶体管。 本专利技术的半导体器件的制造方法，通过在晶体管的沟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S101：在半导体衬底上拟形成N型低阈值电压晶体管的区域、拟形成N型高阈值电压晶体管的区域、拟形成P型低阈值电压晶体管的区域和拟形成P型高阈值电压晶体管的区域分别形成第一锗硅层、第二锗硅层、第三锗硅层和第四锗硅层；步骤S102：形成覆盖所述第一锗硅层的第一盖帽层、覆盖所述第二锗硅层的第二盖帽层、覆盖所述第三锗硅层的第三盖帽层以及覆盖所述第四锗硅层的第四盖帽层；步骤S103：在所述第一盖帽层、第二盖帽层、第三盖帽层以及第四盖帽层之上分别形成拟形成的N型低阈值电压晶体管、N型高阈值电压晶体管、P型低阈值电压晶体管和P型高阈值电压晶体管的伪栅极结构，其中所述伪栅极结构包括伪栅极氧化层、伪栅极和栅极侧壁，并在不同区域的所述栅极侧壁之间形成层间介电层，去除所述伪栅极和所述伪栅极氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤SlOl:在半导体衬底上拟形成N型低阈值电压晶体管的区域、拟形成N型高阈值电压晶体管的区域、拟形成P型低阈值电压晶体管的区域和拟形成P型高阈值电压晶体管的区域分别形成第一锗硅层、第二锗硅层、第三锗硅层和第四锗硅层； 步骤S102:形成覆盖所述第一锗硅层的第一盖帽层、覆盖所述第二锗硅层的第二盖帽层、覆盖所述第三锗硅层的第三盖帽层以及覆盖所述第四锗硅层的第四盖帽层； 步骤S103:在所述第一盖帽层、第二盖帽层、第三盖帽层以及第四盖帽层之上分别形成拟形成的N型低阈值电压晶体管、N型高阈值电压晶体管、P型低阈值电压晶体管和P型高阈值电压晶体管的伪栅极结构，其中所述伪栅极结构包括伪栅极氧化层、伪栅极和栅极侧壁，并在不同区域的所述栅极侧壁之间形成层间介电层，去除所述伪栅极和所述伪栅极氧化层。2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述第一锗硅层和所述第二锗硅层中锗的原子百分比低于所述第三锗硅层和所述第四锗硅层中锗的原子百分比。3.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述步骤SlOl包括: 步骤SlOll:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成覆盖拟形成N型低阈值电压晶体管的区域、拟形成N型高阈值电压晶体管的区域、拟形成P型低阈值电压晶体管的区域和拟形成P型高阈值电压晶体管的区域的锗硅层，其中所述锗硅层位于所述拟形成N型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成P型高阈值电压晶体管的区域的部分分别为所述第一锗硅层和所述第四锗硅层； 步骤S1012:去除所述锗硅层位于所述拟形成N型高阈值电压晶体管的区域的部分和位于所述拟形成P型低阈值电压晶体管的区域的部分； 步骤S1013:在所述拟形成N型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成P型高阈值电压晶体管的区域分别形成所述第二锗硅层和所述第三锗硅层。4.如权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤SlOll与所述步骤S1012之间还包括在所述锗硅层上形成遮蔽层的步骤，其中，所述遮蔽层用于在所述步骤S1012中保护所述锗硅层位于所述拟形成N型低阈值电压晶体管的区域和所述拟形成P型高阈值电压晶体管的区域的部分。5.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S102中，所述第一盖帽层、所述第二盖帽层、所述第三盖帽层以及所述第四盖帽层的材料为硅。6.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S103之后还包括如下步骤: 步骤S104:在位于所述拟形成N型低阈值电压晶体管的区域、拟形成N型高阈值电压晶体管的区域、拟形成P型低阈值电压晶体管的区域和拟形成P型高阈值电压晶体管的区域的所述栅极侧壁之间依次形成界面层、高k介电层、盖帽层和阻挡层； 步骤S105:在所述阻挡层上形成功函数金属层； 步骤S106:在所述功函数金属层上形成金属栅极。7.如权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述步骤S105包括...

【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，
类型：发明
国别省市：上海;31