[发明专利]半导体器件的形成方法

权利要求书

1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供包括NMOS区域的基底，所述基底上形成有层间介质层，且所述NMOS区域的层间介质层内形成有贯穿所述层间介质层的第一开口；

在所述第一开口底部和侧壁上形成高k栅介质层；

在所述高k栅介质层上形成第一阻挡层；

在所述第一阻挡层上形成N型功函数层，所述N型功函数层内含有Al离子；

在所述N型功函数层上形成第二阻挡层；

对所述N型功函数层以及第一阻挡层进行退火处理，使所述Al离子向所述第一阻挡层内扩散和向所述第二阻挡层内扩散；

在进行所述退火处理后，在所述N型功函数层上形成填充满所述第一开口的金属栅极。

2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述退火处理的工艺参数包括：退火温度为350℃～450℃，退火时长为1.5h～2.5h，在N₂、He或Ar氛围下进行。

3.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述退火处理适于降低所述第一阻挡层的材料功函数值；在进行所述退火处理之后，部分厚度或全部厚度的第一阻挡层转化为含Al的第一阻挡层。

4.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一阻挡层的材料为TiN或TaN；所述第二阻挡层的材料为TiN或TaN。

5.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一阻挡层的厚度为15埃～70埃；所述第二阻挡层的厚度为20埃～40埃。

6.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述N型功函数层的材料为TiAl、TiAlN、TiAlC或AlN。

7.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述N型功函数层中Al离子的摩尔百分比为30％～80％。

8.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述N型功函数层的厚度为10埃～50埃。

9.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在形成所述高k栅介质层之前，在所述第一开口底部上形成界面层。

10.如权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述界面层包括热氧化层以及位于热氧化层上的化学氧化层；形成所述界面层的工艺步骤包括：在所述第一开口底部上形成化学氧化层；对所述化学氧化层进行含氧氛围下的退火处理，在所述第一开口底部与化学氧化层之间形成热氧化层。

11.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述基底还包括PMOS区域，其中，所述PMOS区域层间介质层内形成有贯穿所述层间介质层的第二开口；所述第二开口底部上形成有高k栅介质层；所述第二开口的高k栅介质层上形成有P型功函数层；所述金属栅极还位于所述P型功函数层上且填充满所述第二开口。

12.如权利要求11所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述高k栅介质层、P型功函数层、第一阻挡层、N型功函数层以及金属栅极的工艺步骤包括：

在所述第一开口的底部和侧壁上、以及第二开口的底部和侧壁上形成高k栅介质层；

在所述高k栅介质层上形成第一功函数层；

刻蚀去除位于所述第一开口内的第一功函数层，露出所述第一开口内的高k栅介质层表面；

在所述第一开口的高k栅介质层上、以及第二开口的第一功函数层上形成第二功函数层，其中，第一开口内的第二功函数层作为所述第一阻挡层，第二开口内的第二功函数层以及第一功函数层作为所述P型功函数层；

在所述第一阻挡层上形成所述N型功函数层；

在进行所述退火处理后，形成填充满所述第一开口和第二开口的金属栅极。