[發明專利]多閾值電壓晶體管及其形成方法

有效

• 申請號: 201610962602.4
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN108022879B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 周飛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/8238;H01L27/088;H01L27/092
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

1.一種多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底上具有層間介質層和貫穿層間介質層的第一開口、第二開口和第三開口，第一開口、第二開口、第三開口用于形成第一類型的晶體管；

在第一開口、第二開口和第三開口的側壁和底部形成第二類型的第一功函數層、位于第一功函數層上第一類型的第二功函數層；

去除第一開口中的第二功函數層后，對第一開口中的第一功函數層進行改性處理，使第一開口中的第一功函數層形成改性功函數層，所述改性功函數層的有效功函數值大于第一功函數層的有效功函數值；

進行所述改性處理后，去除第二開口中的第二功函數層；

去除第二開口中的第二功函數層后，在第一開口、第二開口和第三開口的側壁和底部形成第一類型的第三功函數層。

2.根據權利要求1所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，當所述第一開口、第二開口和第三開口用于形成P型晶體管時，所述第一功函數層的材料為N型功函數材料，所述第二功函數層和第三功函數層的材料為P型功函數材料。

3.根據權利要求2所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一功函數層的材料為TiAl、TiAlN、TiCAl或TiC；所述第二功函數層和第三功函數層的材料為TiN或TiSiN。

4.根據權利要求1所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，當所述第一開口、第二開口和第三開口用于形成N型晶體管時，所述第一功函數層的材料為P型功函數材料，所述第二功函數層和第三功函數層的材料為N型功函數材料。

5.根據權利要求4所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一功函數層的材料為TiN或TiSiN；所述第二功函數層和第三功函數層的材料為TiAl、TiAlN、TiCAl或TiC。

6.根據權利要求1所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在去除第一開口中的第二功函數層之前，在所述第二功函數層上形成阻擋層；去除第一開口中的阻擋層后，去除第一開口中的第二功函數層；進行所述改性處理后，且在去除第二開口中的第二功函數層之前，去除第二開口和第三開口中的阻擋層。

7.根據權利要求6所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為TaN、TaAlN或TaSiN。

8.根據權利要求1或6所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述改性處理的方法包括：采用改性氣體在處理溫度下對所述第一開口中的第一功函數層進行處理，使第一功函數層形成改性功函數層。

9.根據權利要求8所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，當所述第一功函數層的材料為TiN時，所述改性氣體為含硅元素的氣體，所述改性功函數層的材料為TiSiN。

10.根據權利要求9所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述含硅元素的氣體為SiH₄或SiH₂Cl₂。

11.根據權利要求8所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，當所述第一功函數層的材料為TiAl時，所述改性氣體為N₂，所述改性功函數層的材料為TiAlN。

12.根據權利要求1或6所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，所述改性處理的方法包括：采用離子注入工藝在所述第一開口中的第一功函數層中注入改性離子，使第一功函數層形成改性功函數層。

13.根據權利要求12所述的多閾值電壓晶體管的形成方法，其特征在于，當所述第一功函數層的材料為TiN或TiSiN時，所述改性離子為硅離子。