MOS晶体管及其形成方法
阅读：834发布：2024-01-14
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1.一种MOS晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有层间介质层，所述层间介质层内具有贯穿所述层间介质层厚度的开口；
形成覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；
形成覆盖所述栅介质层表面的第一功函数层，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，所述第一功函数层的材料为TiN，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，所述第一功函数层的材料为TiAl；
对所述第一功函数层进行第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，对第一功函数层进行第一离子注入采用的离子为硅离子且所述第二功函数层具有非晶结构，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，对第一功函数层进行第一离子注入采用的离子为碳离子且所述第二功函数层中形成Al-C键以抑制Al的扩散；
形成覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
2.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二功函数层具有固定的功函数。
3.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，采用原子层沉积形成所述第一功函数层，前驱反应物为氯化钛和氨气。
4.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，注入能量为0.5KeV～
3KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～5E18atom/cm2，注入角度为7度～20度。
5.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，采用原子层沉积形成所述第一功函数层，前驱反应物为氯化钛和三甲基铝。
6.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，注入能量为0.3KeV～
2.5KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～5E18atom/cm2，注入角度为7度～20度。
7.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二功函数层的厚度为10埃～40埃。
8.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，所述第二功函数层的材料为TiSiN。
9.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，所述第二功函数层的材料为TiCAl。
10.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述栅介质层之前，形成覆盖所述开口底部和侧壁的界面层。
11.根据权利要求10所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述界面层的材料为氧化硅。
12.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述栅电极层之前，形成覆盖所述第二功函数层的阻挡层。
13.根据权利要求12所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为TiN、TaC、TaN、HfN或ZrN。
14.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅介质层为高K栅介质层，所述高K栅介质层的材料为HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfZrO、Al2O3或ZrO2。
15.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅电极层为金属栅电极层，所述金属栅电极层的材料为Ti、TiW、TiN、W、Mo或Ru。
16.根据权利要求1至15任意一项形成的MOS晶体管，其特征在于，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底表面的层间介质层；位于所述层间介质层内并贯穿层间介质层厚度的开口；覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；覆盖所述栅介质层表面的第二功函数层，所述第二功函数层具有固定的功函数；覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
MOS晶体管及其形成方法
技术领域
背景技术
[0002] MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一，MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构；位于栅极结构两侧的源漏区。所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层。所述栅介质层的材料通常为氧化物，如SiO2。
[0003] 随着MOS晶体管集成度越来越高，MOS晶体管工作需要的电压和电流不断降低，晶体管开关的速度随之加快，随之对半导体工艺方面要求大幅度提高。因此，业界找到了替代SiO2的高介电常数材料(High-K Material)作为栅介质层，以更好的隔离栅极结构和MOS晶体管的其它部分，减少漏电。同时，为了与高K(K大于3.9)介电常数材料兼容，采用金属材料替代原有多晶硅作为栅电极层。高K栅介质层金属栅电极的MOS晶体管的漏电进一步降低。
[0004] 具有高K介质层和金属栅极结构的MOS晶体管，包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅极结构和介质层，且所述栅极结构的顶部表面与所述介质层表面齐平，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的高K栅介质层、位于所述高K栅介质层表面的功函数层和位于所述功函数层表面的金属栅极层；位于所述栅极结构两侧半导体衬底内的源漏区。
[0005] 然后，现有技术中具有高K介质层和金属栅极结构的MOS晶体管的性能较差。
发明内容
[0006] 本发明解决的问题是提供一种MOS晶体管及其形成方法，提高MOS晶体管的性能。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种MOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有层间介质层，所述层间介质层内具有贯穿所述层间介质层厚度的开口；形成覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；形成覆盖所述栅介质层表面的第一功函数层；对所述第一功函数层进行第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层；形成覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
[0008] 可选的，所述第二功函数层具有固定的功函数。
[0009] 可选的，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，所述第一功函数层的材料为TiN。
[0010] 可选的，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，所述第一功函数层的材料为TiAl。
[0015] 可选的，所述第二功函数层的厚度为10埃～40埃。
[0016] 可选的，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，所述第二功函数层的材料为TiSiN。
[0017] 可选的，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，所述第二功函数层的材料为TiCAl。
[0018] 可选的，还包括：在形成所述栅介质层之前，形成覆盖所述开口底部和侧壁的界面层。
[0019] 可选的，所述界面层的材料为氧化硅。
[0020] 可选的，还包括：在形成所述栅电极层之前，形成覆盖所述第二功函数层的阻挡层。
[0021] 可选的，所述阻挡层的材料为TiN、TaC、TaN、HfN或ZrN。
[0022] 可选的，所述栅介质层为高K栅介质层，所述高K栅介质层的材料为HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfZrO、Al2O3或ZrO2。
[0023] 可选的，所述栅电极层为金属栅电极层，所述金属栅电极层的材料为Ti、TiW、TiN、Ti、W、Mo或Ru。
[0024] 本发明还提供了一种采用上述任意一项方法形成的MOS晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底表面的层间介质层；位于所述层间介质层内并贯穿层间介质层厚度的开口；覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；覆盖所述栅介质层表面的第二功函数层，所述第二功函数层具有固定的功函数；覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
[0025] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0026] 本发明提供的MOS晶体管的形成方法，由于对所述第一功函数层进行了第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层，使得在后续的退火中第二功函数层的功函数不会发生改变，进而不会导致MOS晶体管阈值电压的改变，提高了MOS晶体管的性能。
[0027] 进一步的，当待形成的MOS晶体管为PMOS晶体管时，所述第一功函数层的材料为TiN，对第一功函数层进行第一离子注入，所述第一离子注入的离子为硅离子，使得第一功函数转变为第二功函数，所述第二功函数为TiSiN，TiSiN具有非晶结构，不会存在晶向的变化，TiSiN在后续退火中将保持功函数不变，不会引起PMOS晶体管阈值电压的改变。
[0028] 进一步的，当待形成的MOS晶体管为NMOS晶体管时，所述第一功函数层的材料为TiAl，对第一功函数层进行第一离子注入，所述第一离子注入的离子为碳离子，使得第一功函数转变为第二功函数，所述第二功函数层的材料为TiCAl，碳离子和铝离子形成Al-C键，能有效的抑制铝的扩散，从而使得第二功函数层功函数保持固定，不会引起NMOS晶体管的阈值电压的改变。
[0030] 图1至图4是本发明一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图。
[0031] 图5至图11是本发明另一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0032] 现有技术中形成的MOS晶体管性能和可靠性较差。
[0033] 图1至图4是本发明一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图。
[0034] 参考图1，提供半导体衬底100，半导体衬底100表面具有伪栅极结构110和层间介质层120，所述伪栅极结构110包括伪栅介质层111和位于所述伪栅介质层111表面的伪栅电极层112，且伪栅极结构110贯穿层间介质层120的厚度。
[0035] 参考图2，去除伪栅极结构110(参考图1)，形成开口113，所述开口113暴露半导体衬底100的表面。
[0036] 参考图3，形成覆盖开口123(参考图2)底部和侧壁的高K栅介质层130、覆盖所述高K栅介质层130表面的功函数层131、覆盖所述功函数层131且填充满开口113的金属栅电极层132。
[0037] 当待形成的MOS晶体管为P型MOS晶体管时，所述功函数层131的材料为TiN；当待形成的MOS晶体管为N型MOS晶体管时，所述功函数层131的材料为TiAl。
[0039] 参考图4，去除层间介质层120表面的部分高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132。
[0040] 以层间介质层120为停止层化学机械研磨(CMP)高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132，使得高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层122与层间介质层120齐平。
[0041] 在化学机械研磨高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132之后需要进行氢气处理，使得高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132表面具有良好的界面态。
[0043] 研究发现，上述方法形成的MOS晶体管依然存在性能和可靠性差的原因在于：
[0044] 当待形成的MOS晶体管为P型MOS晶体管时，所述功函数层131的材料为TiN，TiN具有多晶结构，TiN在后续退火的过程中晶向会发生变化，如在化学机械研磨高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132之后需要进行氢气处理，使得高K栅介质层130、功函数层131和金属栅电极层132表面具有良好的界面态，又如后续需要在金属栅电极层132表面形成金属硅化物，形成金属硅化物的过程中需要对金属硅化物进行高温退火处理，在上述的退火工艺中，多晶结构的TiN晶向改变，且在TiN的局部地方的晶向会发生不定随机的改变，使得TiN的功函数发生改变，导致PMOS晶体管的阈值电压发生改变而不能匹配PMOS晶体管。尤其在静态随机存取存储器(SRAM)的PMOS晶体管中，功函数层131的功函数变化会导致SRAM器件的性能变差。
[0045] 当待形成的MOS晶体管为N型MOS晶体管时，所述功函数层131的材料为TiAl，TiAl的铝原子容易扩散进入其它介质中，使得功函数层131的功函数发生改变，引起NMOS晶体管的阈值电压发生改变而不能匹配NMOS晶体管。尤其在静态随机存取存储器(SRAM)的NMOS晶体管中，功函数层131的功函数变化会导致SRAM器件的性能变差。
[0046] 本发明提供了一种MOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有层间介质层，所述层间介质层内具有贯穿所述层间介质层厚度的开口；形成覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；形成覆盖所述栅介质层表面的第一功函数层；对所述第一功函数层进行第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层；形成覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
[0047] 由于对所述第一功函数层进行了第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层，使得在后续的退火中第二功函数层的功函数不会发生改变，进而不会导致MOS晶体管阈值电压的改变，提高了MOS晶体管的性能。
[0048] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0049] 参考图5，提供半导体衬底200，半导体衬底200表面具有伪栅极结构210和层间介质层230，伪栅极结构210贯穿层间介质层230的厚度。
[0050] 所述半导体衬底200可以是单晶硅，多晶硅或非晶硅；半导体衬底200也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料；所述半导体衬底200可以是体材料，也可以是复合结构，如绝缘体上硅；所述半导体衬底200还可以是其它半导体材料，这里不再一一举例。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为硅。
[0051] 本实施例中，还包括：在半导体衬底200内形成浅沟槽隔离结构(未标示)，所述浅沟槽隔离结构隔离相邻的有源区。
[0052] 所述半导体衬底200还可以根据待形成的MOS晶体管的类型掺杂不同的杂质离子，用于调节MOS晶体管的阈值电压。当待形成N型MOS晶体管时，半导体衬底200中掺杂P型离子；当待形成P型MOS晶体管时，半导体衬底200中掺杂N型离子。
[0053] 所述伪栅极结构210包括伪栅介质层211和位于伪栅介质层211表面的伪栅电极层212。
[0054] 伪栅介质层211的材料为氧化硅，伪栅电极层212的材料为多晶硅。
[0055] 所述伪栅极结构210的形成工艺为：采用沉积工艺在半导体衬底200上沉积伪栅介质材料层和伪栅电极材料层；在所述伪栅电极材料层表面形成图形化的掩膜层，所述图形化的掩膜层定义形成的伪栅极结构210的位置；以图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述伪栅介质材料层和伪栅电极材料层，形成伪栅极结构210。
[0056] 本实施例中，所述伪栅极结构210两侧的半导体衬底200表面还形成有侧墙220，所述侧墙220的材料为氧化硅、氮化硅和低K介质材料中的一种或多种组合。
[0057] 所述伪栅极结构210定义出后续形成的栅极结构的位置，所述伪栅极结构210后续会被去除。
[0059] 形成所述层间介质层230的方法为：在半导体衬底200表面形成覆盖所述伪栅极结构210和侧墙220的层间介质材料层，且使得伪栅极结构210两侧的层间介质材料层高于伪栅极结构210的顶部表面；平坦化所述层间介质材料层直至暴露出伪栅极结构210的顶部表面，形成层间介质层230。所述层间介质层230与所述伪栅极结构210顶部表面齐平。
[0060] 参考图6，去除伪栅极结构210(参考图5)，形成开口213。
[0061] 去除所述伪栅极结构210之后，暴露出半导体衬底200的部分表面，形成开口213。
[0062] 去除所述伪栅极结构210的工艺为刻蚀工艺，如干法刻蚀、湿法刻蚀或干法刻蚀和湿法刻蚀的组合。
[0063] 参考图7，形成覆盖开口213(参考图6)底部和侧壁的界面层240、覆盖界面层240表面的栅介质层241。
[0064] 所述界面层240用以作为半导体衬底200和栅介质层241之间的过渡层，以解决栅介质层241直接和半导体衬底200结合不牢固的问题。所述界面层240的材料可以为氧化硅，也可以为HfSiO或SiON。所述界面层240的形成工艺可以为原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、热氧化和氮化、或上述方法的结合。本实施例中，所述界面层240的材料为氧化硅，采用化学气相沉积工艺形成界面层240。
[0065] 需要说明的是，在其它实施例中，可以不形成界面层240，而是直接在开口213的底部和侧壁形成栅介质层241。
[0066] 所述栅介质层241的材料为高K栅介质材料，包括：HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfZrO、Al2O3、ZrO2中的一种或多种。所述栅介质层241的形成工艺为原子层沉积(ALD)、等离子体化学气相沉积(PECVD)、有机金属化学气相沉积(MOCVD)或等离子体辅助原子层沉积(PECVD)等。本发明的实施例中，所述栅介质层241的材料为HfO2，形成所述栅介质层241的方法为原子层沉积(ALD)。
[0067] 参考图8，形成覆盖栅介质层241表面的第一功函数层242。
[0068] 当待形成的MOS晶体管为P型MOS晶体管时，第一功函数层242的材料为TiN。所述第一功函数层242采用化学气相沉积或原子层沉积工艺形成，通过调节沉积工艺的参数使得所述第一功函数层242不具有应力或具有压缩应力。在一个实施例中，PMOS晶体管的第一功函数层242具有压缩应力，可以提高PMOS晶体管的沟道区域内空穴的迁移率，从而提高PMOS晶体管的性能。
[0069] 采用原子层沉积形成TiN，前驱反应物为氯化钛(TiCl4)和氨气(NH3)。
[0070] 当待形成的MOS晶体管为N型MOS晶体管时，第一功函数层242的材料为TiAl。所述第一功函数层242采用化学气相沉积或原子层沉积工艺形成，通过调节沉积工艺的参数使得所述第一功函数层242不具有应力或具有拉伸应力。在一个实施例中，NMOS晶体管的第一功函数层242具有拉伸应力，可以提高NMOS晶体管的沟道区域内载流子的迁移率，从而提高NMOS晶体管的性能。
[0071] 采用原子层沉积形成TiAl，前驱反应物为氯化钛(TiCl4)和三甲基铝(Tri methyl Al，MTA)。
[0072] 所述第一功函数层242的厚度为10埃～40埃。
[0073] 第一功函数层242的表面还可以形成阻挡层(未图示)，所述阻挡层用于阻挡后续形成的栅电极层内的金属原子迁移至第一功函数层242和栅介质层241中。
[0074] 当待形成的MOS晶体管为PMOS晶体管时，所述第一功函数层242的材料为TiN，TiN具有多晶结构，TiN在后续退火的过程中晶向会发生变化，且在第一功函数层242的局部地方的晶向会发生不定随机的改变，使得第一功函数层242的功函数发生改变。
[0075] 当待形成的MOS晶体管为NMOS晶体管时，所述第一功函数层242的材料为TiAl，TiAl的铝原子容易扩散进入其它介质中，使得第一功函数层242的功函数发生改变。
[0076] 后续采用对第一功函数层242进行第一离子注入，使得第一功函数层242转变为具有稳定功函数的第二功函数层，第二功函数层的功函数在后续的退火中不会发生改变，不会引起MOS晶体管阈值电压的改变。
[0077] 参考图9，对第一功函数层242(参考图8)进行第一离子注入243，使得第一功函数层242转变为第二功函数层244。
[0078] 所述第二功函数层244具有固定的功函数。
[0079] 对第一功函数242进行第一离子注入243后，第一功函数层242转变为第二功函数层244，且第二功函数层具有固定的功函数，在后续工艺的退火中，第二功函数层244的功函数保持固定的值，使得MOS晶体管的阈值电压不会发生改变。
[0080] 所述第二功函数层244的厚度为10埃～40埃。
[0081] 在一个实施例中，当待形成的MOS晶体管为P型MOS晶体管时，第一功函数层242的材料为TiN，对第一功函数层242进行第一离子注入243的工艺参数为：注入离子为硅离子，2 2
注入能量为0.5KeV～3KeV，注入剂量为1E15atom/cm ～5E18atom/cm ，注入角度为7度～20度。
注入能量为0.5KeV～3KeV，注入剂量为1E15atom/cm ～5E18atom/cm ，注入角度为7度～20度。
[0082] 在TiN中注入硅离子，TiN转变为富硅的TiSiN，TiSiN具有非晶结构，不会存在晶向的变化，TiSiN在后续退火中将保持功函数不变，不会引起PMOS晶体管阈值电压的改变。
[0083] 在另一个实施例中，当待形成的MOS晶体管为N型MOS晶体管时,第一功函数层242的材料为TiAl，对第一功函数层242进行第一离子注入的工艺参数为：注入离子为碳离子，注入能量为0.3KeV～2.5KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～5E18atom/cm2，注入角度为7度～20度。
[0084] 注入的碳离子和铝离子形成Al-C键，能有效的抑制铝的扩散，从而使得第二功函数层244具有固定的功函数，不会引起NMOS晶体管的阈值电压的改变。
[0085] 参考图10，形成覆盖第二功函数层244表面的栅电极层245。
[0086] 所述栅电极层245为金属栅电极层，所述栅电极层245的材料包括Ti、TiW、TiN、Ti、W、Mo或Ru。本实施例中，所述栅电极层245的材料为钨。
[0088] 所述栅电极层245形成之前，可以形成覆盖第二功函数层244表面的阻挡层(未图示)，所述阻挡层形成之后，再形成覆盖所述阻挡层的栅电极层245。所述阻挡层可以更有效的阻挡金属离子扩散到第二功函数层244中。
[0090] 参考图11，去除层间介质层230表面的部分界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245，使剩余的界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245均位于开口213内，并与层间介质层230表面齐平。
[0091] 去除层间介质层230表面的部分界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245的方法为化学机械研磨(CMP)工艺。
[0092] 本实施例中，在同一步骤中将上述部分界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245去除，有效的节省了工艺步骤。
[0093] 需要说明的是，本发明的其它实施例中，也可以分多次步骤去除上述位于层间介质层230表面的部分界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245，例如形成每一层后将位于层间介质层230表面的部分去除。
[0094] 在化学机械研磨界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245之后需要进行氢气处理，使得界面层240、栅介质层241、第二功函数层244和栅电极层245的表面具有良好的界面态。
[0095] 后续还可以在栅电极层245上形成金属硅化物层(未图示)，以降低金属栅电极层132的接触电阻，形成金属硅化物层的过程中需要经历高温退火。
[0096] 本发明又一实施例中提供了一种MOS晶体管，所述MOS晶体管由上述MOS晶体管的形成方法形成，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底表面的层间介质层；位于所述层间介质层内并贯穿所述层间介质层厚度的开口；覆盖所述开口底部和侧壁的栅介质层；覆盖所述栅介质层表面的第二功函数层，所述第二功函数层具有固定的功函数；覆盖所述第二功函数层表面的栅电极层，所述栅电极层与所述层间介质层表面齐平。
[0097] 参考图6和图11，所述MOS晶体管包括：半导体衬底200；位于半导体衬底200表面的层间介质层230；位于层间介质层230内并贯穿层间介质层230厚度的开口213；覆盖开口213底部和侧壁的栅介质层241；覆盖栅介质层241表面的第二功函数层244，第二功函数层244具有固定的功函数；覆盖第二功函数层244表面的栅电极层245，栅电极层245与层间介质层230表面齐平。
[0098] 所述第二功函数层244的厚度为10埃～40埃。
[0099] 当待形成的MOS晶体管为PMOS晶体管时，所述第二功函数层244的材料为TiSiN。形成TiSiN的方法为：首先沉积氮化钛材料层，对氮化钛材料层进行第一离子注入，所述第一离子注入的工艺参数为：采用的离子为Si离子、注入能量为0.5KeV～3KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～5E18atom/cm2，注入角度为7度～20度。
[0100] TiSiN具有非晶结构，且该非晶结构在后续的退火中保持非晶态的状态不变，不存在晶向变化，使得第二功函数层244保持固定的功函数，不会引起PMOS晶体管的阈值电压的改变。
[0101] 当待形成的MOS晶体管为NMOS晶体管时，所述第二功函数层的材料为TiCAl。形成TiCAl的方法为：首先沉积氮化钛材料层，对氮化钛材料层进行第一离子注入，所述第一离子注入的工艺参数为：采用的离子为C离子、注入能量为0.3KeV～2.5KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～5E18atom/cm2，注入角度为7度～20度。
[0102] 注入的碳离子和铝离子形成Al-C键，能有效的抑制铝的扩散，从而使得第二功函数层244的功函数保持稳定，不会引起NMOS晶体管的阈值电压的改变。
[0103] 由于第二功函数层244具有固定的功函数，第二功函数层244的功函数保持固定的值，使得MOS晶体管的阈值电压不会发生改变，提高了MOS晶体管的性能。
[0104] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0105] 本发明提供的MOS晶体管的形成方法，由于对所述第一功函数层进行了第一离子注入，使得所述第一功函数层转变为第二功函数层，使得在后续的退火中第二功函数层的功函数不会发生改变，进而不会导致MOS晶体管阈值电压的改变，提高了MOS晶体管的性能。
[0106] 进一步的，当待形成的MOS晶体管为PMOS晶体管时，所述第一功函数层的材料为TiN，对第一功函数层进行第一离子注入，所述第一离子注入的离子为硅离子，使得第一功函数转变为第二功函数，所述第二功函数为TiSiN，TiSiN具有非晶结构，不会存在晶向的变化，TiSiN在后续退火中将保持功函数不变，不会引起PMOS晶体管阈值电压的改变。
[0107] 进一步的，当待形成的MOS晶体管为NMOS晶体管时，所述第一功函数层的材料为TiAl，对第一功函数层进行第一离子注入，所述第一离子注入的离子为碳离子，使得第一功函数转变为第二功函数，所述第二功函数层的材料为TiCAl，碳离子和铝离子形成Al-C键，能有效的抑制铝的扩散，从而使得第二功函数层244的功函数保持固定，不会引起NMOS晶体管的阈值电压的改变。
[0108] 本发明提供的MOS晶体管，由于第二功函数层具有固定的功函数，所述第二功函数层的功函数保持固定的值，使得MOS晶体管的阈值电压不会发生改变，提高了MOS晶体管的性能。
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