[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一NMOS区和第二NMOS区，在所述第一NMOS区和第二NMOS区内分别形成栅极凹槽；

在每个所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成高k介电层；

形成所述高k介电层之后，在每个所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成N型功函数层；

形成N型功函数层之后，在所述N型功函数层上形成保护层；

去除位于所述第一NMOS区内的所述保护层；

去除位于所述第一NMOS区内的所述保护层之后，进行氟化硼退火处理，使F离子扩散进入所述第一NMOS区内的所述N型功函数层中，以调节其阈值电压；

进行氟化硼退火处理之后，去除剩余的所述保护层；

去除剩余的所述保护层之后，在每个所述栅极凹槽中形成栅电极层。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述保护层的材料包括无定型硅。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括PMOS区，在形成所述N型功函数层之前，还包括在所述PMOS区形成所述栅极凹槽的步骤。

4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在形成所述高k介电层之后，在形成所述N型功函数层之前，还包括在所述PMOS区内的所述栅极凹槽的底部和侧壁上、所述高k介电层的上方形成P型功函数层的步骤。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述高k介电层之后，形成所述N型功函数层之前，还包括在所述高k介电层上形成覆盖层的步骤。

6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述P型功函数层的材料包括TiN、TaN或它们的组合。

7.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，形成所述栅极凹槽的方法包括以下步骤：

在所述第一NMOS区、所述第二NMOS区和所述PMOS区中均形成有虚拟栅极氧化物层和虚拟栅极；

在所述半导体衬底的表面上形成层间介电层，所述层间介电层的顶面与所述虚拟栅极顶面齐平；

去除所述虚拟栅极氧化物层和所述虚拟栅极，以在所述第一NMOS区、第二NMOS区和所述PMOS区内分别形成所述栅极凹槽。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述高k介电层之前，还包括在每个所述栅极凹槽底部的半导体衬底上形成界面层的步骤。

9.如权利要求1或4所述的制造方法，其特征在于，在形成所述保护层之前，还包括在所述N型功函数层上形成粘结层的步骤。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述N型功函数层的材料包括TiAl，所述粘结层的材料包括TiN。

11.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，形成所述P型功函数层的方法包括以下步骤：

在所述第一NMOS区、所述第二NMOS区和所述PMOS区内的所述高k介电层上均形成所述P型功函数层；

去除所述第一NMOS区和第二NMOS区内的所述P型功函数层，保留所述PMOS区内的所述P型功函数层。

12.一种半导体器件，其特征在于，包括：

半导体衬底；

第一NMOS和第二NMOS，位于所述半导体衬底的上方；

所述第一NMOS的栅极包括自下而上依次层叠的高k介电层、N型功函数层和栅电极层，

所述第二NMOS的栅极包括自下而上依次层叠的所述高k介电层、所述N型功函数层和所述栅电极层，

其中，所述第一NMOS的所述N型功函数层中掺杂有氟元素，所述第一NMOS的阈值电压大于所述第二NMOS的阈值电压。