[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种半导体器件及其形成方法，其中方法包括：提供基底；在所述基底上形成层间介质层，所述层间介质层中具有贯穿层间介质层的开口；在所述开口的侧壁和底部形成功函数层；在所述开口中形成位于功函数层上的第一栅电极层，形成第一栅电极层的工艺的温度为第一温度；在所述开口中形成位于第一栅电极层上的第二栅电极层，形成第二栅电极层的工艺的温度为第二温度，第一温度小于第二温度。所述方法提高了半导体器件的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

MOS晶体管是构成集成电路的基本半导体器件之一。所述MOS晶体管包括：P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管和N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。

为了调节PMOS晶体管和NMOS晶体管的阈值电压，会在PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅介质层表面形成对应的功函数层。其中，PMOS晶体管的功函数层需要具有较高的功函数，而NMOS晶体管的功函数层需要具有较低的功函数。在PMOS晶体管和NMOS晶体管中，功函数层的材料不同，以满足各自功函数调节的需要。另外，为了适应集成电路设计中不同晶体管的开关速度的需要，不同的MOS晶体管均设计有一定范围的阈值电压，以满足MOS晶体管工作的需要。因此，保持功函数层性能的稳定性十分必要。

然而，现有技术中形成的MOS晶体管的电学性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成层间介质层，所述层间介质层中具有贯穿层间介质层的开口；在所述开口的侧壁和底部形成功函数层；在所述开口中形成位于功函数层上的第一栅电极层，形成第一栅电极层的工艺的温度为第一温度；在所述开口中形成位于第一栅电极层上的第二栅电极层，形成第二栅电极层的工艺的温度为第二温度，第一温度小于第二温度。

可选的，形成所述第一栅电极层的工艺为第一溅射工艺；形成所述第二栅电极层的工艺为第二溅射工艺。

可选的，所述第一温度为340摄氏度～400摄氏度；所述第二温度为380摄氏度～430摄氏度。

可选的，所述第二温度与所述第一温度的差值为30摄氏度～40摄氏度。

可选的，还包括：在形成所述第一栅电极层之前，在所述开口中形成位于所述功函数层上的阻挡结构；所述第一栅电极层位于所述阻挡结构上。

可选的，采用真空系统形成所述阻挡结构；所述真空系统中具有沉积腔室以及包围沉积腔室的外腔室，所述真空系统外围具有空气环境；所述阻挡结构在所述沉积腔室中形成。

可选的，形成所述阻挡结构的方法还包括：在所述沉积腔室中形成所述阻挡结构；在所述沉积腔室中形成所述阻挡结构后，将所述基底、层间介质层、功函数层和阻挡结构从沉积腔室通过外腔室移至所述空气环境中；将所述基底、层间介质层、功函数层和阻挡结构移至所述空气环境中后，进行第一破真空处理。

可选的，所述第一破真空处理的工艺包括：将所述阻挡结构暴露在所述空气环境中20分钟～1200分钟。

可选的，所述阻挡结构为单层结构；所述沉积腔室的数量为一个。

可选的，所述阻挡结构的材料为TaN、TiN、TaCN或TiCN。

可选的，所述阻挡结构为叠层结构；形成所述阻挡结构的方法包括：在所述开口中形成位于所述功函数层上的第一阻挡层；在所述开口中形成位于所述第一阻挡层上的第二阻挡层，所述第二阻挡层和第一阻挡层构成所述阻挡结构。

可选的，所述沉积腔室包括第一沉积腔室和第二沉积腔室；所述第一阻挡层在所述第一沉积腔室中形成；所述第二阻挡层在所述第二沉积腔室中形成。