[发明专利]提供具有多阻挡层的金属栅极器件的技术

权利要求书

1.一种具有金属栅极的半导体器件，包括：

半导体衬底；

第一导电类型的第一晶体管，包括：

第一源极部件和漏极部件，位于所述半导体衬底上方；以及

第一栅叠层，位于所述半导体衬底上方并被设置在所述第一源极部件和漏极部件之间；

其中，所述第一栅叠层包括：

高k(HK)介电层，形成在所述半导体衬底的上方；

通过原子层沉积工艺沉积的第一TiN阻挡层，形成在所述高k介电层的顶部上，使得所述第一TiN阻挡层与所述高k介电层接触；

通过物理汽相沉积工艺沉积的第二TiN阻挡层，形成在所述第一TiN阻挡层的顶部上；

第一金属栅极层的叠层，沉积在所述第二TiN阻挡层的上方；以及

第二导电类型的第二晶体管，其中所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，包括：

第二源极部件和漏极部件，位于所述半导体衬底上方；以及

第二栅叠层，位于所述半导体衬底上方并被设置在所述第二源极部件和漏极部件之间；

其中，所述第二栅叠层包括：

所述高k(HK)介电层，形成在所述半导体衬底的上方；

通过原子层沉积工艺沉积的所述第一TiN阻挡层，形成在所述高k介电层的顶部上，使得所述第一TiN阻挡层与所述高k介电层接触；

通过物理汽相沉积工艺沉积的所述第二TiN阻挡层，形成在所述第一TiN阻挡层的顶部上；和

第二金属栅极层的叠层，沉积在所述第二TiN阻挡层的上方；

其中，远离所述高k介电层的所述第二TiN阻挡层比接近所述高k介电层的所述第一TiN阻挡层具有更强的金属扩散阻止特性。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述阻挡层的每个都包含TiN，并且其中，所述第一TiN阻挡层和所述第二TiN阻挡层的每个都具有不同的氮比率。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括：界面层，所述界面层位于所述衬底和所述高k介电层之间。

4.一种具有金属栅极的半导体器件，包括：

半导体衬底；

界面层，形成在所述半导体衬底的上方；

第一导电类型的第一晶体管，包括：

高k(HK)介电层，形成在所述半导体衬底的上方；

通过原子层沉积工艺沉积的第一阻挡层，形成在所述高k介电层的上方，使得所述第一阻挡层与所述高k介电层接触；

通过物理汽相沉积工艺沉积的第二阻挡层，形成在所述第一阻挡层的上方；其中所述第一阻挡层和第二阻挡层包含相同的金属化合物材料；而且其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层具有不同的化学配比，所述第二阻挡层比所述第一阻挡层具有更强的金属扩散阻止特性；和

第一功函金属栅极层的叠层，沉积在所述第二阻挡层的上方，其中，所述第一功函金属栅极层的叠层具有第一导电类型；以及

第二导电类型的第二晶体管，包括：

所述高k(HK)介电层，形成在所述半导体衬底的上方；

通过原子层沉积工艺沉积的所述第一阻挡层，形成在所述高k介电层的上方，使得所述第一阻挡层与所述高k介电层接触；

通过物理汽相沉积工艺沉积的所述第二阻挡层，形成在所述第一阻挡层的上方；和

第二功函金属栅极层的叠层，沉积在所述第二阻挡层的上方，其中，所述第二功函金属栅极层的叠层具有第二导电类型。

5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一阻挡层包含原子层沉积的(ALD)TiN。

6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述第二阻挡层包括：N与Ti的比率大于1:1的物理汽相沉积的(PVD)TiN层。

7.根据权利要求4所述的器件，其中，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层的每个都包括：难熔金属化合物层，而且其中，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层包含不同的氮组成。

8.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第二阻挡层比所述第一阻挡层具有更强的金属扩散阻止特性。

9.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一功函金属栅极层的叠层和所述第二功函金属栅极层的叠层包含：铝的化合物。

10.根据权利要求4所述的器件，其中，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层具有不同的厚度。