[发明专利]具有粗糙阻挡层的金属栅极的结构和方法

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包括：

接收具有衬底、位于所述衬底上方的栅极沟槽和位于所述衬底上方并且围绕所述栅极沟槽的介电层的结构；

在所述栅极沟槽中形成栅极介电层；

在所述栅极沟槽中并且在所述栅极介电层上方形成阻挡层；

处理所述阻挡层以使所述阻挡层的外表面粗糙，得到处理的阻挡层；以及

在所述处理的阻挡层上方形成n型功函金属层，所述外表面粗糙的阻挡层配置为使得n型功函金属层的n型功函金属原子扩散穿过所述外表面粗糙的阻挡层并且靠近所述栅极介电层移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述n型功函金属层包括铝(Al)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述阻挡层包括氮化钽(TaN)或氮化钛(TiN)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述阻挡层的处理包括将含氯气体施加至所述阻挡层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述含氯气体包括氯化钨(WCl_x)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层的外表面被粗糙化以具有3至10埃的平均表面粗糙度(Ra)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层的处理在从400到500摄氏度的范围内的温度和从10到35托的范围内的压力下实施。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述栅极介电层与所述阻挡层之间形成覆盖层。

9.一种形成半导体器件的方法，包括：

接收具有衬底、位于所述衬底上方的第一栅极沟槽和第二栅极沟槽以及位于所述衬底上方并且围绕所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽的介电层的结构；

在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽中沉积栅极介电层；

在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽中并且在所述栅极介电层上方沉积阻挡层；

在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽中并且在所述阻挡层上方沉积p型功函金属层；

形成覆盖所述第二栅极沟槽的图案化的掩模；

从所述第一栅极沟槽去除所述p型功函金属层，从而暴露所述第一栅极沟槽中的阻挡层；

在从所述第一栅极沟槽去除所述p型功函金属层之后，去除所述图案化的掩模；

处理所述第一栅极沟槽中的阻挡层以使所述阻挡层的外表面粗糙；以及

在处理所述阻挡层之后，在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽中沉积n型功函金属层，所述外表面粗糙的阻挡层配置为使得n型功函金属层的n型功函金属原子扩散穿过所述外表面粗糙的阻挡层并且靠近所述栅极介电层移动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阻挡层的处理和所述n型功函金属层的沉积在不破坏真空的情况下实施。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在形成所述阻挡层之前，在所述栅极介电层上方形成覆盖层。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述栅极介电层包括高k介电材料，所述阻挡层包括金属氮化物，并且所述n型功函金属层包括铝。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在所述第一栅极沟槽和所述第二栅极沟槽中的n型功函金属层上方沉积金属阻挡层。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阻挡层的处理包括将金属氯化物气体施加至所述第一栅极沟槽中的阻挡层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述金属氯化物气体包括氯化钨。