[發明專利]PMOS晶體管金屬柵極的制造方法

有效

• 申請號: 201110397349.X
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103137456A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 平延磊
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L29/49
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，包括，

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有介質層及位于所述介質層中的虛設柵極；

去除所述虛設柵極，形成溝槽；

在所述溝槽的底面和內壁上形成低氧濃度功函數金屬層；

在所述低氧濃度功函數金屬層上形成高氧濃度功函數金屬層，所述低氧濃度功函數金屬層與所述高氧濃度功函數金屬層共同構成所述PMOS晶體管的功函數金屬層；

在所述溝槽中填充形成金屬柵極。

2.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，采用原子沉積法形成所述低氧濃度功函數金屬層。

3.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層中氧的摩爾含量為2％～10％。

4.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層的厚度為5～30埃，功函數值大于等于5eV。

5.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，采用原子沉積法形成所述高氧濃度功函數金屬層。

6.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述高氧濃度功函數金屬層中氧的摩爾含量為10％～20％。

7.如權利要求1所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述高氧濃度功函數金屬層的厚度為5～30埃，功函數值大于5eV。

8.如權利要求1至7中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，在所述溝槽中位于半導體襯底與所述虛設柵極之間，還形成有高介電常數介質層及位于所述高介電常數介質層上的阻隔層。

9.如權利要求1至7中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述阻隔層為氮化鈦或氮化鉭。

10.如權利要求1至7中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層和高氧濃度功函數金屬層的材料均包括氮化鈦、鋁鈦化合物或鋁的其中一種或幾種組合。

11.如權利要求1至7中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述金屬柵極的材質為鋁或鋁鈦化合物。

12.一種PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，包括，

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有介質層及位于所述介質層中的虛設柵極；

去除所述虛設柵極，形成溝槽；

在所述溝槽的底面和內壁上形成功函數金屬層；

在所述溝槽填充形成金屬柵極；

進行氧離子注入，在所述功函數金屬層中形成低氧濃度功函數金屬層和高氧濃度功函數金屬層，所述高氧濃度功函數金屬層位于所述金屬柵極和所述低氧濃度功函數金屬層之間。

13.如權利要求12所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述氧離子注入的注入離子為氧氣、一氧化氮、二氧化氮或一氧化二氮中的一種或其任意組合。

14.如權利要求12所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層中氧的摩爾含量為2％～10％。

15.如權利要求12所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層的厚度為5～30埃，功函數值大于等于5eV。

16.如權利要求12所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述高氧濃度功函數金屬層中氧的摩爾含量為10％～20％。

17.如權利要求12所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述低氧濃度功函數金屬層的厚度為5～30埃，功函數值大于5eV。

18.如權利要求12至17中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，在所述溝槽中位于半導體襯底與所述虛設柵極之間還形成有高介電常數介質層及位于所述高介電常數介質層上的阻隔層。

19.如權利要求12至17中任意一項所述的PMOS晶體管金屬柵極的制造方法，其特征在于，所述阻隔層為氮化鈦或氮化鉭。