[发明专利]晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功函数可调的晶体管的制造方法。

背景技术

构成集成电路尤其超大规模集成电路的主要器件之一是金属-氧化物-半导体晶体管(MOS晶体管)。自MOS晶体管发明以来，其几何尺寸按照摩尔定律一直在不断缩小，目前其特征尺寸发展已进入深亚微米一下。在此尺度下，器件的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。另外，在MOS晶体管器件及其电路制造领域，最具挑战性的是传统CMOS工艺在器件按比例缩小过程中，由于多晶硅或者二氧化硅栅介质层高度减小所带来的从栅极向衬底的漏电流问题。

为解决上述漏电问题，目前MOS晶体管工艺中，采用高K介质层代替传统的二氧化硅介质层，并使用金属作为栅电极，两者配合构成MOS管的栅极结构。在这样的栅极结构中，采用厚度较小的高K介质层就可以达到减小漏电流的作用。在公开号为US 2011210402A1的美国专利申请中公开了一种具有金属栅的MOS晶体管的结构。

参考图1，示出了现有技术晶体管一实施例的示意图。

所述晶体管包括：衬底，所述衬底中形成有隔离结构13，所述隔离结构13用于将衬底分为NMOS区域11和PMOS区域12，所述NMOS区域11上依次形成有中间层17、高K介质层14、第一功函数金属层151、金属电极层18，形成NMOS的栅极结构；所述PMOS区域12上依次形成有中间层17、高K介质层14、第二功函数金属层152、金属电极层18，构成PMOS的栅极结构。所述第一功函数金属层151和第二功函数金属层152的材料不同，可以分别向NMOS、PMOS提供不同的金属功函数。

现有技术中，在NMOS的栅极结构上施加压缩应力(compressive stress)，而在PMOS的栅极结构上施加拉伸应力(tensile stress)，可以增加NMOS、PMOS的电子迁移率，从而提高MOS管的性能。

如何提高图1所示晶体管的电子迁移率，提高晶体管的性能成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种晶体管的制造方法，提高晶体管的电子迁移率。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶体管的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底分为NMOS区域和PMOS区域；在所述NMOS区域上依次形成高K介质层、第一功函数金属层、第一阻挡层、金属电极层，所述第一阻挡层具有压缩应力；在所述PMOS区域上依次形成高K介质层、第二功函数金属层、第二阻挡层、金属电极层，所述第二阻挡层具有拉伸应力。

可选地，所述第一阻挡层和第二阻挡层的材料相同。

可选地，所述第一阻挡层和第二阻挡层的材料为氮化钽或氮化钛中的一种或多种。

可选地，形成第一阻挡层的步骤包括：采用等离子体进行沉积。

可选地，形成第一阻挡层包括采用等离子体增强化学气相沉积或者物理气相沉积。

可选地，形成第二阻挡层的步骤包括：采用热沉积形成所述第二阻挡层。

可选地，形成第二阻挡层包括采用原子层沉积或者金属有机化合物化学气相沉积。

可选地，所述第一功函数金属层、第二功函数金属层的材料为氮化钽、钛铝合金、氮化钨中的一种或多种。

可选地，通过原子层沉积方法或者物理气相沉积方法形成所述第一功函数金属层或第二功函数金属层。

可选地，在形成第一阻挡层之后，形成金属电极层之前，在第一阻挡层上形成金属浸润层，用于促进金属电极层的材料向第一阻挡层的扩散。

可选地，在形成第二阻挡层之后，形成金属电极层之前，在第二阻挡层上形成金属浸润层，用于促进金属电极层的材料向第二阻挡层的扩散。

可选地，所述金属电极层的材料为铝，所述金属浸润层的材料为钛或钛铝合金。

可选地，通过物理气相沉积的方法形成所述金属浸润层。

可选地，所述金属电极层的材料为铝。

可选地，通过化学气相沉积或者物理气相沉积的方法形成所述金属电极层。

可选地，所述第一功函数金属层的功函数在3.9eV～4.2eV的范围内。

可选地，所述第二功函数金属层的功函数在4.9eV～5.2eV的范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：所述NMOS区域上的第一阻挡层具有压缩应力，所述PMOS区域上的第二阻挡层具有拉伸应力，可以提高晶体管的电子迁移率，进而提高晶体管的性能。

附图说明

图1是现有技术晶体管一实施例的示意图；