[发明专利]多阈值电压晶体管及其形成方法

说明书

一种多阈值电压晶体管及其形成方法，其中方法包括：提供基底，基底上具有层间介质层和贯穿层间介质层的三个开口，三个开口用于形成第一类型的晶体管；在第一开口、第二开口和第三开口的侧壁和底部形成第二类型的第一功函数层、位于第一功函数层上第一类型的第二功函数层；去除第一开口中的第二功函数层后，对第一开口中的第一功函数层进行改性处理，形成改性功函数层，改性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；之后去除第二开口中的第二功函数层；之后在三个开口的侧壁和底部形成第一类型的第三功函数层。所述方法增大了多阈值电压晶体管阈值电压调节范围，且提高了多阈值电压晶体管电学性能的稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种多阈值电压晶体管及其形成方法。

背景技术

MOS(金属-氧化物-半导体)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，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧半导体衬底中的源漏掺杂区。MOS包括PMOS晶体管和NMOS晶体管。

为了适应集成电路设计中不同晶体管的开关速度的需要，需要形成具有多阈值电压的晶体管。

为了减小调节PMOS晶体管和NMOS晶体管的阈值电压，会在PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅介质层表面形成对应的功函数层。其中，PMOS晶体管的功函数层需要具有较高的功函数，而NMOS晶体管的功函数层需要具有较低的功函数。在PMOS晶体管和NMOS晶体管中，功函数层的材料不同，以满足各自功函数调节的需要。

然而，现有技术中形成的多阈值电压鳍式场效应晶体管的方法不能同时达到：增大多阈值电压晶体管的阈值电压调节范围，且提高多阈值电压晶体管电学性能的稳定性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种多阈值电压晶体管的形成方法，以增大多阈值电压晶体管的阈值电压调节范围，且提高多阈值电压晶体管电学性能的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种多阈值电压晶体管的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有层间介质层和贯穿层间介质层的第一开口、第二开口和第三开口，第一开口、第二开口、第三开口用于形成第一类型的晶体管；在第一开口、第二开口和第三开口的侧壁和底部形成第二类型的第一功函数层、位于第一功函数层上第一类型的第二功函数层；去除第一开口中的第二功函数层后，对第一开口中的第一功函数层进行改性处理，使第一开口中的第一功函数层形成改性功函数层，所述改性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；进行所述改性处理后，去除第二开口中的第二功函数层；去除第二开口中的第二功函数层后，在第一开口、第二开口和第三开口的侧壁和底部形成第一类型的第三功函数层。

可选的，当所述第一开口、第二开口和第三开口用于形成P型晶体管时，所述第一功函数层的材料为N型功函数材料，所述第二功函数层和第三功函数层的材料为P型功函数材料。

可选的，所述第一功函数层的材料为TiAl、TiAlN、TiCAl或TiC；所述第二功函数层和第三功函数层的材料为TiN或TiSiN。

可选的，当所述第一开口、第二开口和第三开口用于形成N型晶体管时，所述第一功函数层的材料为P型功函数材料，所述第二功函数层和第三功函数层的材料为N型功函数材料。

可选的，所述第一功函数层的材料为TiN或TiSiN；所述第二功函数层和第三功函数层的材料为TiAl、TiAlN、TiCAl或TiC。

可选的，还包括：在去除第一开口中的第二功函数层之前，在所述第二功函数层上形成阻挡层；去除第一开口中的阻挡层后，去除第一开口中的第二功函数层；进行所述改性处理后，且在去除第二开口中的第二功函数层之前，去除第二开口和第三开口中的阻挡层。

可选的，所述阻挡层的材料为TaN、TaAlN或TaSiN。