[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

本发明的实施例涉及半导体器件及其形成方法，该方法包括形成晶体管，形成晶体管包括在半导体区域上形成栅极电介质，在栅极电介质上方形成栅电极，并且形成延伸至半导体区域内的源极/漏极区域。该方法还包括在源极/漏极区域上方形成电连接至源极/漏极区域的源极/漏极接触插塞，并且在栅电极上方形成与栅电极接触的栅极接触插塞。形成栅电极、形成源极/漏极接触插塞和形成栅极接触插塞的至少一个包括形成金属氮化物阻挡层，并且在金属氮化物阻挡层上方形成与金属氮化物阻挡层接触的含金属层。含金属层包括钴层和金属硅化物层的至少一个。本发明的实施例还涉及具有减小的电阻率的晶体管的金属栅极。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件及其形成方法。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)器件是集成电路中的基本构建元件。现有的MOS器件通常具有由多晶硅形成的栅电极，使用诸如离子注入或热扩散的掺杂操作使多晶硅掺杂有p型或n型杂质。栅电极的功函数可以调整为硅的带边。对于n型金属氧化物半导体(NMOS)器件，功函数可以调整为接近硅的导电带。对于p型金属氧化物半导体(PMOS)器件，功函数可以调整为接近硅的价带。可以通过选择适当的杂质来实现调整多晶硅栅电极的功函数。

具有多晶硅栅电极的MOS器件显示出载流子耗尽效应，载流子耗尽效应也称为多晶硅耗尽效应。当施加的电场从接近栅极电介质的栅极区域清除载流子时，发生多晶硅耗尽效应，形成耗尽层。在n掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括离子化的非移动供体位点，其中，在p掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括离子化的非移动受体位点。耗尽效应导致有效栅极电介质厚度的增加，使得在半导体的表面处生成反型层更加困难。

可以通过形成金属栅电极来解决多晶硅耗尽问题，其中，用于NMOS器件和PMOS器件的金属栅极也可以具有带边功函数。因此，产生的金属栅极包括多个层以满足NMOS器件和PMOS器件的需求。

金属栅极的形成通常涉及沉积金属层并且之后实施化学机械抛光(CMP)以去除金属层的过量部分。金属层的剩余部分形成金属栅极。之后，使金属栅极凹进。金属栅极可以包括钨。然而，钨对下面的层不具有良好的粘合。因此，形成钨成核层，随后沉积额外的钨层。钨成核层对其下面的层具有改进的粘合。然而，钨成核层的电阻率远高于上面沉积的钨。因此，当MOS器件按比率缩小并且金属栅极的宽度非常小时，钨成核层的电阻率显着影响了产生的晶体管的性能。

发明内容

本发明的实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：形成晶体管，包括：在半导体区域上形成栅极电介质；在所述栅极电介质上方形成栅电极；和形成延伸至所述半导体区域内的源极/漏极区域；在所述源极/漏极区域上方形成电连接至所述源极/漏极区域的源极/漏极接触插塞；以及在所述栅电极上方形成与所述栅电极接触的栅极接触插塞，其中，形成所述栅电极、形成所述源极/漏极接触插塞或形成所述栅极接触插塞的至少一个包括：形成金属氮化物阻挡层；和在所述金属氮化物阻挡层上方沉积与所述金属氮化物阻挡层接触的含金属层，其中，所述含金属层包括钴层或金属硅化物层的至少一个。

本发明的另一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在半导体区域上方形成伪栅极堆叠件；形成层间电介质(ILD)，其中，所述伪栅极堆叠件位于所述层间电介质中；去除所述伪栅极堆叠件以在所述层间电介质中形成开口；形成延伸至所述开口内的置换栅极电介质；在所述置换栅极电介质上方形成功函金属层；在所述置换栅极电介质上方形成包括氮化钛层的阻挡层；沉积延伸至所述开口内的含钴层，其中，所述含钴层位于所述阻挡层上面并且与所述阻挡层接触；实施平坦化以去除所述置换栅极电介质、所述功函金属层、所述阻挡层和所述含钴层的过量部分以形成置换栅极堆叠件；以及形成源极区域和漏极区域，其中，所述源极区域和所述漏极区域位于所述置换栅极堆叠件的相对侧上。