所述处理后第一金属层也可以是掺入了氧原子的第一金属层80 ；
[0110]形成于第一开口中处理后第一金属层80上、第三开口中第一金属层80上的第二金属层100，形成于所述第二开口中第一金属层80上的处理后第二金属层，所述处理后第二金属层的功函数大于第一开口和第三开口中第二金属层的功函数；在本实施例中，所述处理后第二金属层包括第二金属层100以及所述第二金属层100表面的氧化层101。但是本发明并不限于此，在本发明的其他实施例中，所述处理后第二金属层也可以是掺入了氧原子的第二金属层100 ；
[0111]形成于所述第二开口中处理后第二金属层、第一开口中第二金属层200上和第三开口中第二金属层200上的金属栅极200。
[0112]由于位于第一开口中的处理后第一金属层的功函数相对于第二、第三开口中的第一金属层80较低，同时位于第二开口的处理后第二金属层的功函数相较于第一、第三开口中的第二金属层200较高，且功函数与阈值电压成反比关系，所以，位于第一开口的金属栅极的阈值电压相对最高(High VT, HVT),同时位于第二开口的金属栅极的阈值电压相对最低(Low VT, LVT),而相对之下，位于第三开口的金属栅极的阈值电压则可以看作标准阈值电压(Standard VT, SVT)。
[0113]在本实施例中，所述第一金属层80的材料可以为钽，或者钽的化合物，例如钽、氮化钽或者铝化钽。相应的，所述处理后第一金属层包括钽，或者钽的化合物材料的第一金属层80，以及形成于所述第一金属层80表面的钽或者钽化合物的氧化物。
[0114]另外，在本发明的其他实施例中，所述处理后第一金属层也可以是掺入了氧原子的钽，或者钽的化合物材料的第一金属层80。
[0115]在本实施例中，所述第二金属层200的材料可以包括:氮化钛、碳化钽或者氮化钥。相应的，所述处理后第二金属层包括氮化钛、碳化钽或者氮化钥材料的第二金属层200，以及形成与所述第二金属层200表面的氮化钛、碳化钽或者氮化钥的氧化物。
[0116]另外，在本发明的其他实施例中，所述处理后第二金属层也可以是掺入了氧原子的第二金属层200。
[0117]另外，在本发明的其他实施例中，所述处理后第二金属层也可以是非晶态或者化学键断裂的第二金属层200。
[0118]此外，本发明并不仅限于上述的PMOS器件，也可以采用不同功函数材料形成例如NMOS器件等其它半导体器件，本发明对此不作限制。
[0119]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种栅极结构的制作方法，其特征在于，包括: 提供衬底； 在所述衬底上形成介质材料层以及位于介质材料层中的多个伪栅结构； 去除伪栅结构，形成位于层间介质层中且露出所述衬底的多个开口，所述多个开口包括:用于形成第一半导体器件的第一开口，用于形成第二半导体器件的第二开口，用于形成第三半导体器件的第三开口； 在所述第一开口、第二开口以及第三开口中分别形成第一金属层； 对所述第一开口中的第一金属层进行第一处理，以形成处理后第一金属层，所述处理后第一金属层的功函数小于第二开口和第三开口中第一金属层的功函数； 在第一处理的步骤之后，在所述第一开口中的处理后第一金属层、第二开口和第三开口中的第一金属层上分别形成第二金属层； 对位于所述第二开口中的第二金属层进行第二处理，以形成处理后第二金属层，所述处理后第二金属层的功函数大于第一开口和第三开口中的第二金属层的功函数； 在所述第二开口中的处理后第二金属层、第一开口和第三开口中的第二金属层上分别形成金属栅极。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为钽，或者钽的化合物。3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为钽、氮化钽或者铝化钽。4.如权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成第一金属层的步骤包括，采用化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积形成所述第一金属层。5.如权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成第一金属层的步骤包括，使所述第一金属层的厚度在5?20埃的范围内。6.如权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，对第一金属层进行第一处理的步骤包括:在氧气与氮气的混合气体中对所述第一金属层进行热处理。7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，对第一金属层进行第一处理的步骤包括:使所述氧气与氮气的混合比在1:1?1:50的范围内，并使热处理时的温度在400?1000摄氏度的范围内。8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述热处理采用快速热氧化、尖峰退火或者激光退火。9.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成第二金属层的步骤包括:形成材料为氮化钛、碳化钽或者氮化钥的第二金属层。10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，对第二金属层进行第二处理的步骤包括:在氧气与氮气的混合气体中或在氨气与氮气的混合气体中对所述第二金属层进行热处理，或者，采用氮离子对所述第二金属层进行离子轰击处理。11.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，使所述氧气与氮气的混合比在1:1?1:50的范围内，并使退火温度在400?1000摄氏度的范围内。12.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，使所述氨气与氮气的混合比在1:1?20:1的范围内，并使退火温度在400?1000摄氏度的范围内。13.如权利要求11或12所述的制作方法，其特征在于，所述热处理采用快速热氧化、尖峰退火或者激光退火。14.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述氮离子轰击第二金属层时，使氮气的流量在4000?15000标准毫升每分，并使温度在400摄氏度以下；离子轰击设备的功率在1000瓦以下。15.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成多个开口的步骤之后，形成第一金属层的步骤之前，还包括以下步骤: 在所述第一开口、第二开口和第三开口露出的衬底上依次形成栅介质材料层、高K介质材料层以及盖帽层。16.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于， 在形成第一金属层的步骤之后，对第一开口中的第一金属层进行第一处理的步骤之前，还包括:在所述第二开口、第三开口中形成覆盖于所述第一金属层上的第一牺牲层，以在第一处理的过程中遮挡第二开口和第二开口中的第一金属层； 对第一开口中的第一金属层进行第一处理的步骤之后，形成第二金属层的步骤之前，还包括:去除所述第一牺牲层； 在形成第二金属层的步骤之后，对第二金属层进行第二处理的步骤之前，还包括:在所述第一、第三开口中形成覆盖于所述第二金属层上的第二牺牲层，以在第二处理的过程中遮挡第一开口和第三开口中的第二金属层； 在对第二金属层进行第二处理的步骤之后，形成金属栅极的步骤之前，还包括:去除所述第二牺牲层。17.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成金属栅极的步骤包括:采用化学气相沉积或者物理气相沉积，形成铝或者钨材料的金属栅极。18.一种栅极结构，其特征在于，包括: 衬底； 位于所述衬底上的层间介质层，所述层间介质层中设置有露出所述衬底的多个开口，所述多个开口包括:用于形成第一半导体器件的第一开口，用于形成第二半导体器件的第二开口，用于形成第三半导体器件的第三开口 ；形成于所述第二开口、第三开口中的第一金属层，形成于所述第一开口中的处理后第一金属层，所述处理后第一金属层的功函数小于第二开口和第三开口中第一金属层的功函数； 形成于第一开口中处理后第一金属层上、第三开口中第一金属层上的第二金属层，形成于所述第二开口中的第一金属层上的处理后第二金属层，所述处理后第二金属层的功函数大于第一开口和第三开口中的第二金属层的功函数；形成于所述第二开口中处理后第二金属层、第一开口中第二金属层上和第三开口中第二金属层上的金属栅极。19.如权利要求18所述的栅极结构，其特征在于，所述第一金属层的材料包括:钽、氮化钽或者铝化钽。20.如权利要求18所述的栅极结构，其特征在于，所述第二金属层的材料包括:氮化钛、碳化钽或者氮化钥。
【专利摘要】本发明提供一种栅极结构及其制作方法，包括：提供衬底、第一金属层以及第二金属层；对第一开口的第一金属层进行第一处理；对第二开口中的第二金属层进行第二处理；形成金属栅极。本发明还提供一种栅极结构，包括衬底、位于第一开口中的功函数低于位于第二、第三开口的功函数的第一金属层、位于第二开口中的功函数高于位于第一、第三开口中的功函数的第二金属层；金属栅极。本发明的有益效果在于，对特定开口的第一、第二金属层进行处理，以调整该特定开口中第一或者第二金属层的功函数，不需要额外覆盖或堆叠新的金属层来改变叠加后的功函数，既节省了空间又简化了步骤，也尽量避免了额外覆盖或堆叠金属层随之可能产生的覆盖缺陷的问题。
【IPC分类】H01L21/28, H01L29/423, H01L29/49
【公开号】CN104979177
【申请号】CN201410136590
【发明人】赵杰
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日