[发明专利]具有栅极的半导体器件及形成其的方法

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包括：

在半导体基板中形成栅沟槽；

在所述栅沟槽上形成栅电介质；

在所述栅电介质上形成第一导电材料层；

在所述第一导电材料层上形成源材料层，所述源材料层包含第一元素；

通过执行热处理工艺将所述第一元素扩散到所述第一导电材料层中以形成掺杂材料层；

从所述栅沟槽去除形成在所述掺杂材料层上的所述源材料层；以及

直接在所述掺杂材料层上形成第二导电材料层，

其中在所述掺杂材料层的第一部分中的所述第一元素的掺杂浓度高于在所述掺杂材料层的第二部分中的所述第一元素的掺杂浓度，以及

其中所述第一部分比所述第二部分更远离所述栅电介质。

2.如权利要求1所述的方法，还包括在去除所述源材料层之后，部分地蚀刻所述掺杂材料层以减小所述掺杂材料层的厚度。

3.如权利要求1所述的方法，其中在所述热处理工艺期间，所述源材料层中包含的所述第一元素扩散到所述第一导电材料层中并且没有扩散到所述栅电介质中。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述栅沟槽配置为横过有源区，

其中所述栅电介质形成在所述栅沟槽的内壁上。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

蚀刻所述第二导电材料层和所述掺杂材料层以形成栅电极，

其中：

所述第一导电材料层共形地形成在所述栅电介质上；

所述第二导电材料层填充所述栅沟槽；和

所述栅电极部分地填充所述栅沟槽。

6.如权利要求5所述的方法，其中相对于所述栅电介质，所述栅电极的所述第一导电材料层的上端部分形成在比所述栅电极的所述第二导电材料层的上端部分低的水平。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

在半导体基板上形成牺牲栅极；

在所述牺牲栅极的侧表面上形成层间绝缘层；和

去除所述牺牲栅极以形成栅沟槽，

其中：

所述栅电介质形成在具有所述栅沟槽的所述半导体基板上；

所述第一导电材料层共形地形成在所述栅电介质上；和

所述第二导电材料层填充所述栅沟槽。

8.一种形成半导体器件的方法，包括：

在有源区中形成栅沟槽；

在所述栅沟槽的内壁上共形地形成栅电介质；

在所述栅电介质上共形地且顺序地形成第一导电材料层和第二导电材料层，所述第一导电材料层和所述第二导电材料层填充所述栅沟槽的下部分；

在所述栅沟槽的剩余部分中共形地形成绝缘缓冲间隔物；

在所述第一和第二导电材料层上共形地形成源材料层，所述源材料层包含第一元素；和

将所述第一元素扩散到所述第一和第二导电材料层中以形成具有与所述第一和第二导电材料层不同的功函数的掺杂材料层。

9.一种半导体器件，包括：

横过有源区的栅沟槽；

在所述栅沟槽的内壁上的栅电介质；

栅电极，在所述栅电介质上并配置为部分地填充所述栅沟槽；和

绝缘盖图案，在所述栅电极上并配置为填充所述栅沟槽的剩余部分，

其中所述栅电极包括掺杂材料层和直接形成在所述掺杂材料层上的导电材料层，和

其中：

所述掺杂材料层由其中第一元素被掺杂在金属氮化物中的材料形成；

所述栅电介质由不包含所述第一元素的氧化物形成；和

所述第一元素是元素周期表中的减小所述金属氮化物的功函数的元素，

其中在所述掺杂材料层的第一部分中的所述第一元素的掺杂浓度高于在所述掺杂材料层的第二部分中的所述第一元素的掺杂浓度，

其中所述第一部分比所述第二部分更远离所述栅电介质。

10.如权利要求9所述的半导体器件，其中所述掺杂材料层包括WN材料或TiN，所述第一元素包括La。