栅极结构的形成方法以及栅极结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种栅极结构的形成方法以及栅极结构。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的不断进步，半导体器件的特征尺寸逐渐变小。而半导体器件特征尺寸的逐渐变小给半导体制造工艺提出了更高的要求。
[0003]以互补金属氧化物半导体(CMOS)器件为例，这种器件包括PMOS器件以及NMOS器件，这两种器件之间由于性质不同，在形成栅极时的要求也不同，所以制作工艺中通常需要分别形成PMOS器件以及NMOS器件中的栅极，步骤比较复杂，这给整个CMOS器件的制作造成了影响。
[0004]因此，如何简化并加快形成栅极结构工艺，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是提供一种栅极结构的形成方法以及栅极结构，以使制作栅极结构的工艺变得相对简单快速。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种栅极结构的形成方法，包括:
[0007]提供衬底，所述衬底具有NMOS区域以及PMOS区域；
[0008]在所述衬底的NMOS区域以及PMOS区域上形成介质层，并在所述介质层中分别形成位于所述NMOS区域以及PMOS区域的第一开口和第二开口 ；
[0009]在衬底以及所述第一开口和第二开口中形成第一功函数层；
[0010]去除部分第一功函数层，仅保留位于第一开口中的第一功函数层，以形成NMOS器件的功函数层；
[0011]在形成NMOS器件的功函数层的步骤之后，分别在所述第二开口中以及第一开口中的第一功函数层上形成第二功函数层，所述第二功函数层作为PMOS器件的功函数层以及NMOS区域和PMOS区域的扩散阻挡层；
[0012]形成填充所述第一开口、第二开口的栅极。
[0013]可选的，形成第一功函数层的步骤包括:采用钛铝、掺碳的钛铝或者掺碳的钽铝作为所述第一功函数层的材料。
[0014]可选的，形成NMOS器件的功函数层的步骤包括:采用湿法刻蚀的方式去除部分第一功函数层，以形成所述NMOS器件的功函数层。
[0015]可选的，湿法刻蚀的刻蚀剂中包含SCI。
[0016]可选的，形成第二功函数层的步骤包括，形成氮化钛或者氮化钛硅材料的第二功函数层。
[0017]可选的，形成第二功函数层的步骤包括，形成厚度范围在25?60埃的第二功函数层。
[0018]可选的，采用原子层沉积的方式形成所述第一功函数层以及第二功函数层。
[0019]可选的，形成栅极的步骤包括:形成金属栅极。
[0020]可选的，形成金属栅极的步骤包括:形成钨栅极。
[0021]可选的，形成第一开口、第二开口的步骤之后，形成第一功函数层的步骤之前，所述形成方法还包括:在所述第一开口、第二开口中依次形成高K介质层、盖帽层以及停止层。
[0022]可选的，形成氧化铪材料的高K介质层。
[0023]可选的，形成氮化钛材料的盖帽层。
[0024]可选的，形成氮化钽材料的停止层。
[0025]一种栅极结构，包括:
[0026]衬底，所述衬底具有NMOS区域以及PMOS区域；
[0027]位于衬底上的介质层，所述介质层在所述NMOS区域以及PMOS区域的部分分别具有第一开口、第二开口 ；
[0028]所述第一开口中具有作为NMOS器件的功函数层的第一功函数层；
[0029]位于所述第一开口中的第一功函数层上以及第二开口中的第二功函数层，所述第二功函数层用作PMOS器件的功函数层，还用作NMOS区域以及PMOS区域的扩散阻挡层；
[0030]填充于所述第一开口、第二开口的栅极。
[0031]可选的，所述第一功函数层的材料为钛铝、掺碳的钛铝或者掺碳的钽铝。
[0032]可选的，所述第二功函数层的材料为氮化钛或者氮化钛硅。
[0033]可选的，所述第二功函数层的厚度在25?60埃的范围内。
[0034]可选的，所述第一开口表面与第一功函数层之间、所述第二开口表面与第二功函数层之间还包括高K介质层、盖帽层以及停止层，所述盖帽层位于所述高K介质层上方，所述停止层位于所述盖帽层上方。
[0035]可选的，所述高K介质层的材料为氧化铪，所述盖帽层的材料为氮化钛，所述停止层的材料为氮化钽。
[0036]可选的，所述栅极的材料为钨
[0037]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0038]在形成第一开口、第二开口之后，先形成NMOS器件的功函数层，因为NMOS器件的功函数层比较容易被去除，相对于现有技术先形成比较难以被去除的PMOS器件的功函数层，本发明先形成NMOS器件的功函数层有利于加快工艺进度，并且由于NMOS器件的功函数层比较容易刻蚀，刻蚀时间也不至于过长，这有利于减少刻蚀过程中对其他半导体器件的影响。另外，在形成PMOS器件的功函数层之后，所述PMOS器件的功函数层还可以作为NMOS区域以及PMOS区域的扩散阻挡层，这意味着相较于现有技术可以省去一道形成扩散阻挡层的工艺；并且，由于不用在第一开口、第二开口中再形成一层扩散阻挡层，这在一定程度上增加了第一开口、第二开口的空间，进而有利于栅极的形成。
【附图说明】
[0039]图1至图5为现有技术中形成CMOS器件栅极结构时各个步骤的结构示意图；
[0040]图6至图13为本发明栅极结构的形成方法一实施例中各个步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]由于PMOS器件与NMOS器件的性质不同，现有技术中需要分别形成PMOS器件与NMOS器件的栅极结构。参考图1至图5为现有技术中形成CMOS器件栅极结构时各个步骤的结构示意图，首先参考图1，衬底I上形成有具有开口 3、4的介质层2，开口 3、4用于在后续的步骤中分别形成PMOS器件以及NMOS器件的栅极结构。
[0042]继续参考图2以及图3，在所述开口 3、4中形成PMOS功函数层5，然后去除部分PMOS功函数层5，仅保留位于PMOS区域对应的开口 3中的PMOS功函数层5。具体的，现有技术一般在需要保留的PMOS功函数层5上形成例如光刻胶等刻蚀掩模，并通过刻蚀剂来刻蚀去除暴露在外的PMOS功函数层5。
[0043]一般来说，现有技术的PMOS功函数层5的材料比较难以被刻蚀，这会导致刻蚀PMOS功函数层5的进程变得很慢，需要花费较长时间才能去除暴露部分的PMOS功函数层5，一方面增加了整个工艺的耗时，影响了产量(through-put)、增加了成本，另一方面，长时间的刻蚀会对器件造成影响，例如，导致开口形貌发生一定程度的变化，这会给后续在开口中填充材料以形成栅极带来影响。
[0044]参考图4以及图5，在形成所述PMOS功函数层5以及开口 4中形成NMOS功函数层6，在这之后，还需要在所述NMOS功函数层6上形成阻挡层7等，以形成栅极。
[0045]现有技术在开口 3、4中形成栅极。整个过程进展缓慢且工序复杂，成本、产出等均受到影响。
[0046]为了克服上述问题，本发明提供一种栅极结构的形成方法，包括以下步骤:
[0047]提供衬底，所述衬底具有NMOS区域以及PMOS区域；在所述衬底的NMOS区域以及PMOS区域上形成介质层，并在所述介质层中分别形成位于所述NMOS区域以及PMOS区域的第一开口和第二开口 ；在衬底以及所述第一开口和第二开口中形成第一功函数层；去除部分第一功函数层，仅保留位于第一开口中的第一功函数层，以形成NMOS器件的功函数层；在形成NMOS器件的功函数层的步骤之后，分别在所述第二开口中以及第一开口中的第一功函数层上形成第二功函数层，所述第二功函数层作为PMOS器件的功函数层以及NMOS区域和PMOS区域的扩散阻挡层；形成填充所述第一开口、第二开口的栅极。
[0048]本发明在