[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体技术领域。所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成有鳍片；在所述半导体衬底上依次形成覆盖所述鳍片的沟道栅极区域的高k介电层、功函数调制层和金属栅极，其中，对于PMOS，所述功函数调制层包括第一功函数调制层，对于NMOS，所述功函数调制层包括第二功函数调制层。根据本发明的制造方法，采用形成功函数调制层的方法来实现对FinFET器件阈值电压的调制，而不使用阈值电压离子注入步骤，可以避免离子注入对鳍片造成损伤以及阴影效应产生的负面影响，同时采用本发明的制造方法可以形成具有多阈值电压金属栅极的半导体器件，进而可显著提高器件的良率和性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着CMOS器件尺寸的不断缩小，促进了三维设计如鳍片场效应晶体管(FinFET)的发展。相对于现有的平面晶体管，FinFET器件在沟道控制以及降低短沟道效应等方面具有更加优越的性能。当器件发展到14nm技术节点时，FinFET器件由于其优越的性能而成为了主流器件。

然而，随着半导体器件尺寸的不断缩小，FinFET器件的阈值电压(Vt)调节离子注入的实现变的越来越来难，主要是因为离子注入对鳍片的损伤很难控制，以及很难避免的阴影效应(shadow effect)。

28nm技术节点之前的制程离子注入和掺杂杂质激活仍然是主流的用于调节阈值电压的方法，并且阈值电压调节离子注入仍然被应用于FinFET器件，但是在其工艺过程中，必须非常小心谨慎来避免对鳍片造成损伤。这就意味着必须很好的控制掺杂杂质剂量、掺杂深度和轮廓以及杂质激活热量预算等所有参数。甚至通过微调离子注入也很难避免阴影效应的产生。

因此，有必要提出一种新的半导体器件的制造方法，以解决上述技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明实施例一中提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上形成有鳍片；

在所述半导体衬底上依次形成覆盖所述鳍片的沟道栅极区域的高k介电层、功函数调制层和金属栅极，其中，

对于PMOS，所述功函数调制层包括第一功函数调制层，对于NMOS，所述功函数调制层包括第二功函数调制层。

进一步，对于PMOS，所述功函数调制层包括自下而上铝含量由低到高逐渐变化的铝掺杂的第一功函数调制层，对于NMOS，所述功函数调制层包括自下而上氮含量由低到高逐渐变化的氮掺杂的第二功函数调制层。

进一步，对于PMOS，形成所述功函数调制层的步骤包括：

形成由第一功函数调制层、铝掺杂的第一功函数调制层和第一功函数调制层依次组成的第一叠层的步骤。

进一步，对于PMOS，形成所述功函数调制层的步骤还包括：多次循环执行形成所述第一叠层的步骤。

进一步，所述铝掺杂的第一功函数调制层中铝的含量从5％逐渐调节到20％。

进一步，所述第一功函数调制层的材料包括氮化钛TiN。

进一步，对于NMOS，形成所述功函数调制层的步骤包括：

形成由第一功函数调制层、铝掺杂的第一功函数调制层和第一功函数调制层依次组成的第二叠层的步骤。