栅极堆叠结构、NMOS器件、半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种栅极堆叠结构、NMOS器件、半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，所述方法包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、在所述衬底上的高K电介质层、在所述高K电介质层上的盖层；在所述盖层上沉积第一N型功函数金属层；在所述第一N型功函数金属层上沉积第二N型功函数金属层，所述第二N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比大于所述第一N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比；在所述第二N型功函数金属层上沉积金属电极层。本发明专利技术能够减轻或防止N型功函数金属层被氧化的程度，从而避免NMOS器件的功函数不稳定的问题。

Gate stack structure, NMOS device, semiconductor device, and method of manufacturing the same

The invention discloses a grid stacking structure, a NMOS device, a semiconductor device and a manufacturing method thereof. Among them, the method includes providing a substrate, the substrate structure includes a substrate, a high K dielectric layer, on the substrate in the high K dielectric layer on the capping layer; on the cover layer deposited on the first N work function of the metal layer; in the first N type function a metal layer deposited on the second N work function metal layer, Ti and Al of the second N work function of the metal layer is larger than the atomic ratio of Ti and Al first N work function of the metal layer of the atomic ratio; in the second N work function metal layer deposited on the metal electrode layer. The invention can reduce or prevent the degree of oxidation of the N work function metal layer, so as to avoid the instability of the work function of the NMOS device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种栅极堆叠结构、NMOS器件、半导体装置及其制造方法。
技术介绍
随着金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)关键尺寸的缩小，短沟道效应(ShortChannelEffect，SCE)成为一个至关重要的问题。鳍式场效应晶体管(FinFieldEffectTransistor，FinFET)具有良好的栅控能力，能够有效地抑制短沟道效应。并且，FinFET降低了器件的随机掺杂波动(RandomDopantFluctuation，RDF)，提高了器件的稳定性。因此，在小尺寸的半导体元件设计中通常采用FinFET器件。功函数对于FinFET器件的阈值电压的调节具有重要的作用，在14nm的FinFET器件的后栅极(gate-last)的HKMG(high-k绝缘层+金属栅极)工艺中，通常采用包含铝(Al)的化合物作为N型功函数金属层，但是，本专利技术的专利技术人发现，包含Al的N型功函数金属层很容易被氧化，从而导致NMOS器件的功函数发生变化，进而影响器件的阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、在所述衬底上的高K电介质层、在所述高K电介质层上的盖层；在所述盖层上沉积第一N型功函数金属层；在所述第一N型功函数金属层上沉积第二N型功函数金属层，所述第二N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比大于所述第一N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比；在所述第二N型功函数金属层上沉积金属电极层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括衬底、在所述衬底上的高K电介质层、在所述高K电介质层上的盖层；在所述盖层上沉积第一N型功函数金属层；在所述第一N型功函数金属层上沉积第二N型功函数金属层，所述第二N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比大于所述第一N型功函数金属层中的Ti与Al的原子比；在所述第二N型功函数金属层上沉积金属电极层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供衬底结构的步骤包括：提供衬底；依次在所述衬底上形成高K电介质层、盖层、阻挡层和P型功函数金属层；去除所述P型功函数金属层和所述阻挡层，以形成所述衬底结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供衬底结构的步骤包括：提供衬底；依次在所述衬底上形成高K电介质层、盖层、阻挡层和P型功函数金属层；去除所述P型功函数金属层、所述阻挡层和所述盖层；在所述高K电介质层上重新形成盖层，从而形成所述衬底结构；其中，重新形成盖层的步骤与沉积第一N型功函数金属层的步骤是在相同的机台中进行的。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底包括具有
\t第一沟槽的NMOS区域和具有第二沟槽的PMOS区域，在所述第一沟槽的底部和侧壁上依次形成有所述高K电介质层和盖层，在所述第二沟槽的底部和侧壁上依次形成有所述高K电介质层、盖层、阻挡层和P型功函数金属层；所述在所述盖层上沉积第一N型功函数金属层的步骤包括：在所述第一沟槽的盖层和所述第二沟槽的P型功函数金属层上沉积第一N型功函数金属层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一沟槽中具有第一鳍片，所述第二沟槽中具有第二鳍片；在所述第一鳍片的上表面和侧面依次形成有所述高K电介质层和盖层；在所述第二鳍片的上表面和侧面依次形成有所述高K电介质层、盖层、阻挡层和P型功函数金属层。6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，所述盖层包括TiN或TiSiN；或所述第一N型功函数金属层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl；或所述第二N型功函数金属层包括TixAly、TixCzAly、TixNzAly或TixSiz...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11