金属栅极功函数层的制备方法、半导体器件及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种金属栅极功函数层的制备方法、半导体器件及制备方法。所述金属栅极功函数层的制备方法包括沉积功函数层；在含N气氛下对所述功函数层进行退火，以在所述功函数层的表面形成氮化物层。本发明专利技术为了解决目前功函数层容易被氧化的问题，提供了一种新的制备方法，在所述方法中在沉积功函数层之后在含N气氛下进行退火来代替常规的Ar气氛下进行的退火，通过所述方法可以使功函数层的表面氮化，从而形成一层氮化物层，防止所述功函数层在退火以及工艺等待过程中被氧化，避免了功函数层功函的漂移，同时还可以使制备得到的功函数层更加致密，以提高器件的性能和良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件工艺，具体地，本专利技术涉及一种。
技术介绍
在集成电路制造领域，随着M0S晶体管尺寸的不断缩小，器件的物理极限对器件制备带来的影响也越来越大，器件的特征尺寸按比例缩小也变得更加困难，其中M0S晶体管及其电路制造领域容易出现从栅极向衬底的漏电问题。当前解决上述问题的方法是在半导体器件中采用高K金属栅极来代替常规的多晶硅栅极结构。所述金属栅极通常包括功函数层，在NM0S器件中通常选用TiAl作为功函数层，但是所述功函数层TiAl的致密性较差，很容易被氧化，而且会引起功函数的漂移，使器件性能降低甚至失效。因此需要对所述功函数层的制备方法进行改进，以便消除上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
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。本专利技术的
技术实现思路
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。为了有效解决上述问题，本专利技术提出了一种金属栅极功函数层的制备方法，包括:沉积功函数层；在含N气氛下对所述功函数层进行退火，以在所述功函数层的表面形成氮化物层。可选地，所述功函数层为NM0S功函数层。可选地，所述功函数层包括TiAl层。可选地，所述含N气氛包括N2和/或氮化物气体。可选地，所述含N气氛通过远程等离子体产生。可选地，所述氮化物层的厚度小于lnm。本专利技术还提供了一种半导体器件的制备方法，包括:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有去除虚拟栅极之后得到的凹槽；在所述凹槽中形成高K介电层、覆盖层；选用上述方法在所述覆盖层上形成功函数层；在所述功函数层上形成扩散阻挡层以及导电层，以形成金属栅极结构。本专利技术还提供了一种半导体器件，包括:半导体衬底；金属栅极，位于所述半导体衬底上，所述金属栅极包括依次沉积的高K介电层、覆盖层、功函数层、扩散阻挡层以及导电层；其中，所述功函数层的表面还形成有氮化物层。可选地，所述氮化物层的形成方法包括:在含N气氛下对所述功函数层进行退火，以在所述功函数层的表面形成所述氮化物层。可选地，所述含N气氛包括N2和/或氮化物气体。可选地，所述含N气氛通过远程等离子体产生。可选地，所述功函数层选用TiAl层。可选地，所述功函数层为NM0S功函数层。可选地，所述氮化物层205的厚度小于lnm。本专利技术为了解决目前功函数层容易被氧化的问题，提供了一种新的制备方法，在所述方法中在沉积功函数层之后在含N气氛下进行退火来代替常规的Ar气氛下进行的退火，通过所述方法可以使功函数层的表面氮化，从而形成一层氮化物层，防止所述功函数层在退火以及工艺等待过程中被氧化，避免了功函数层功函的漂移，同时还可以使制备得到的功函数层更加致密，以提高器件的性能和良率。【附图说明】本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中，图1为现有技术中所述功函数层的结构示意图；图2为本专利技术一【具体实施方式】中所述功函数层的结构示意图；图3为本专利技术一具体地实施方式中所述功函数层制备方法的工艺流程图。【具体实施方式】在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接至『或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。实施例1目前NM0S器件中功函数层TiAl的制备方法通常是首先沉积TiAl层101，其中所述TiAl层101的形成为低温工艺，其致密性较差，在形成之后通常需要进行退火，以提高其致密性，同时降低所述TiAl层101中的杂质，例如C1，目前退火通常在Ar气氛中或者在空气中进行烘焙退火，在退火过程中所述TiAl层101很容易被氧化形成氧化物层102，如图1所示，此外，在退火之后，在执行下一工艺步骤之前的等待过程中所述TiAl层101的表面也很容易被氧化形成氧化物层102，使器件性能下降，甚至失效。本专利技术为了解决上述问题，提供了一种新的制备方法，在所述方法中首先沉积功函数层；然后在含N气氛下对所述功函数层进行退火，以在所述功函数层的表面形成氮化物层。具体地，其中所述功函数层为金属栅极的叠层中的一层，所述金属栅极可以为NM0S金属栅极或者PM0S金属栅极，并不局限于某一种，下面以当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属栅极功函数层的制备方法，包括：沉积功函数层；在含N气氛下对所述功函数层进行退火，以在所述功函数层的表面形成氮化物层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，
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