[发明专利]保护功函数金属层的方法

说明书

本发明提供一种保护功函数金属层的方法，提供衬底和物理气相沉积机台，衬底上形成有功函数金属层；将物理气相沉积机台的偏压电源设置为零，之后利用物理气相沉积机台在功函数金属层上淀积第一保护层；提供偏置电压，偏置电压用于增加物理气相沉积机台形成的溅射原子的能量；偏压电源采用偏置电压，之后利用物理气相沉积机台在第一保护层上形成第二保护层。本发明通过不采用偏置电压在功函数金属层上形成第一保护层，之后采用偏置电压在功函数金属层上形成第二保护层，从而使得功函数金属层得到充分保护，提升了器件阈值电压的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种保护功函数金属层的方法。

背景技术

在28HK工艺节点上，功函数金属(Work Function Metal)，是十分重要的一个调节阈值电压的金属层，而功函数金属一些微小的变化都会对阈值电压造成偏移。

如图1所示，通常情况下功函数金属上会淀积一层屏障，这一层屏障层的作用是阻挡金属铝的扩散。最开始的屏障层，会直接引入物理气相沉积电压偏置,作为再溅射的来源。这样在提高了阶梯覆盖的同时，但是这一层屏障金属采用的物理气相沉积制程，物理气相沉积会产生等离子体，对底下的功函数金属造成一定的损害，从而影响到阈值电压，如图2所示。

为此，需要一种新的方法来形成屏障层，减少对功函数金属层的损害，改善器件的阈值电压性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种保护功函数金属层的方法，用于解决现有技术中功函数金属层上的屏障层采用的物理气相沉积制程时，物理气相沉积会产生等离子体，对底下的功函数金属造成一定的损害，从而影响到阈值电压的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种保护功函数金属层的方法，包括：

步骤一、提供衬底和物理气相沉积机台，所述衬底上形成有U型槽，所述U型槽内壁形成有功函数金属层；

步骤二、将所述物理气相沉积机台的偏压电源设置为零，之后利用所述物理气相沉积机台在所述功函数金属层上淀积第一保护层；

步骤三、提供偏置电压，用于增加所述物理气相沉积机台形成的溅射原子的能量，利用所述物理气相沉积机台在所述偏置电压下在所述第一保护层上溅射形成第二保护层。

所述方法还包括步骤四、在所述U型槽内填充覆盖所述第二保护层的金属，形成栅极。优选地，步骤一中的所述功函数金属层的材料为铝化钛。

优选地，步骤二中的所述第一保护层的材料为氮化钛。

优选地，步骤二中的所述第一保护层的形成方法为：提供钛靶材，并向所述物理气相沉积机台中通入氮气，使得所述钛靶材的表面形成氮化钛，利用溅射离子轰击所述钛靶材，使得被溅射的氮化钛原子淀积在所述功函数金属层上形成所述第一保护层。

优选地，步骤三中的所述第二保护层的材料为氮化钛。

优选地，步骤三中的所述第二保护层的形成方法为：提供钛靶材，并向所述物理气相沉积机台中通入氮气，使得所述钛靶材的表面形成氮化钛，利用溅射离子轰击所述钛靶材，使得被溅射的氮化钛原子经过所述偏置电压产生的电场，淀积在所述功函数金属层上形成所述第二保护层。

如上所述，本发明的保护功函数金属层的方法，具有以下有益效果：

本发明通过不采用偏置电压在功函数金属层上形成第一保护层，对功函数金属层的损害较小，之后采用偏置电压在功函数金属层上形成第二保护层，第一保护层在第二保护层成型时能够对功函数金属层形成保护，从而使得功函数金属层得到充分保护，提升了器件阈值电压的性能。

附图说明

图1显示为现有技术中屏障层的示意图；

图2显示为现有技术中器件的阈值电压偏移示意图；