一种金属栅极结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种金属栅极结构及其形成方法，方法包括：提供一衬底，在衬底上自下而上依次形成栅介质层、功函数层；在功函数层上沉积一层或多层顶部阻挡层，该顶部阻挡层包括自下而上堆叠的氮化钛层与氮化钽层；在顶部阻挡层上形成金属栅。本发明专利技术利用多层顶层阻挡层结构的金属栅极结构有效阻挡了金属穿透，解决了由金属穿透造成的器件电学性能不稳定、器件失效的问题，并且不需要增加光罩，降低了成本，也不需要增加制程步骤，工艺简单，提高了工艺价值。提高了工艺价值。提高了工艺价值。

【技术实现步骤摘要】
一种金属栅极结构及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种金属栅极结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]金属栅极结构通常采用由具有高介电常数(HK)的栅介质层以及金属栅(MG)叠加而成的HKMG。如图1和图2所示，现有金属栅极结构包括形成于衬底101表面的栅介质层、功函数层、顶部阻挡层108和金属栅109。其中，栅介质层包括界面层102、高介电常数层103和底部阻挡层。界面层102位于高介电常数层103和衬底101之间；底部阻挡层位于高介电常数层103和功函数层之间。底部阻挡层包括两层，分别为下层氮化钛层(TiN)104与上层氮化钽层(TaN)105。顶部阻挡层108为单层TiN层。
[0003]金属栅极结构为PMOS管的栅极结构，功函数层为P型功函数层106；或者，金属栅极结构为NMOS管的栅极结构，功函数层为N型功函数层107；或者，在同一所衬底101上同时集成有PMOS管和NMOS管，PMOS管的金属栅极结构中的功函数层由P型功函数层106和N型功函数层107叠加而成，NMOS管的金属栅极结构中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属栅极结构形成方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤一、提供一衬底，在所述衬底上自下而上依次形成栅介质层、功函数层；步骤二、在所述功函数层上沉积一层或多层顶部阻挡层，所述顶部阻挡层包括自下而上堆叠的氮化钛层与氮化钽层；步骤三、在所述顶部阻挡层上形成金属栅。2.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，步骤一中所述衬底为硅衬底。3.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，步骤一中所述栅介质层包括界面层、高介电常数层和底部阻挡层；所述界面层位于所述高介电常数层和所述衬底之间；所述底部阻挡层位于所述高介电常数层和所述功函数层之间；所述底部阻挡层包括上层氮化钽层与下层氮化钛层。4.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，所述金属栅极结构为PMOS管的栅极结构，所述功函数层为P型功函数层。5.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，所述金属栅极结构为NMOS管的栅极结构，所述功函数层为N型功函数层。6.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，所述金属栅极结构为在同一所述衬底上同时集成有PMOS管和NMOS管的栅极结构，所述PMOS管的所述金属栅极结构中的所述功函数层由P型功函数层和N型功函数层叠加而成，所述NMOS管的所述金属栅极结构中的所述功函数层由N型功函数层组成。7.根据权利要求4至6中任意一项所述的金属栅极结构形成方法，其特征在于，所述P型功函数层的材料为TiN，所述N型功函数层的材料为TiAl。8.根据权利要求1所述的金属栅极结构形成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈品翰，孙晓，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：