[发明专利]栅极结构及其制作方法

权利要求书

1.一种栅极结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成介质材料层以及位于介质材料层中的多个伪栅结构；

去除伪栅结构，形成位于层间介质层中且露出所述衬底的多个开口，所述多个开口包括：用于形成第一半导体器件的第一开口，用于形成第二半导体器件的第二开口，用于形成第三半导体器件的第三开口；

在所述第一开口、第二开口以及第三开口中分别形成第一金属层；

对所述第一开口中的第一金属层进行第一处理，以形成处理后第一金属层，所述处理后第一金属层的功函数小于第二开口和第三开口中第一金属层的功函数；

在第一处理的步骤之后，在所述第一开口中的处理后第一金属层、第二开口和第三开口中的第一金属层上分别形成第二金属层；

对位于所述第二开口中的第二金属层进行第二处理，以形成处理后第二金属层，所述处理后第二金属层的功函数大于第一开口和第三开口中的第二金属层的功函数；

在所述第二开口中的处理后第二金属层、第一开口和第三开口中的第二金属层上分别形成金属栅极。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为钽，或者钽的化合物。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为钽、氮化钽或者铝化钽。

4.如权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成第一金属层的步骤包括，采用化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积形成所述第一金属层。

5.如权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成第一金属层的步骤包括，使所述第一金属层的厚度在5～20埃的范围内。

6.如权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，对第一金属层进行第一处理的步骤包括：在氧气与氮气的混合气体中对所述第一金属层进行热处理。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，对第一金属层进行第一处理的步骤包括：使所述氧气与氮气的混合比在1:1～1:50的范围内，并使热处理时的温度在400～1000摄氏度的范围内。

8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述热处理采用快速热氧化、尖峰退火或者激光退火。

9.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成第二金属层的步骤包括：形成材料为氮化钛、碳化钽或者氮化钼的第二金属层。

10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，对第二金属层进行第二处理的步骤包括：在氧气与氮气的混合气体中或在氨气与氮气的混合气体中对所述第二金属层进行热处理，或者，采用氮离子对所述第二金属层进行离子轰击处理。

11.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，使所述氧气与氮气的混合比在1:1～1:50的范围内，并使退火温度在400～1000摄氏度的范围内。

12.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，使所述氨气与氮气的混合比在1:1～20:1的范围内，并使退火温度在400～1000摄氏度的范围内。

13.如权利要求11或12所述的制作方法，其特征在于，所述热处理采用快速热氧化、尖峰退火或者激光退火。

14.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述氮离子轰击第二金属层时，使氮气的流量在4000～15000标准毫升每分，并使温度在400摄氏度以下；离子轰击设备的功率在1000瓦以下。

15.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成多个开口的步骤之后，形成第一金属层的步骤之前，还包括以下步骤：

在所述第一开口、第二开口和第三开口露出的衬底上依次形成栅介质材料层、高K介质材料层以及盖帽层。