CN109728078B

CN109728078B - 一种半导体器件及其制造方法

Info

Publication number: CN109728078B
Application number: CN201711037435.3A
Authority: CN
Inventors: 邓银屏
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: CN109728078A

Abstract

本发明提供一种半导体器件及其制造方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽；在所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成功函数层；在所述功函数层上形成富金属的扩散阻挡层；在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层；在所述富氮的扩散阻挡层上形成填充所述栅极凹槽的金属栅电极。本发明提供的半导体器件及其制造方法，在功函数层上依次形成了富金属的扩散阻挡层和富氮的扩散阻挡层，所述富金属的扩散阻挡层能够避免功函数层中的金属扩散到扩散阻挡层中，所述富氮的扩散阻挡层提高了扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。

Description

一种半导体器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，集成电路性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸以提高它的速度来实现的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半导体工业已经进步到纳米技术工艺节点，半导体器件的制备受到各种物理极限的限制。

在半导体工艺制程的节点达到28nm及以下时，传统的栅结构面临着栅漏电、多晶硅损耗以及由薄栅氧化硅介质层所引起的硼穿透等问题，用高k介电层/金属栅结构代替传统的氮氧化硅或氧化硅介质层/多晶硅栅结构被视为解决传统的栅结构所面临的问题的主要方法。

在高k介电层/金属栅结构中，在电场的作用下会发生元素的扩散，例如，金属栅极中的金属会扩散到高k介电层中，使器件性能降低甚至失效。因此需要在金属栅极下方加入扩散阻挡层以阻止金属栅极中金属元素的扩散。目前常用的扩散阻挡层为TiN层。然而，现有的扩散阻挡层的扩散阻挡性能不能满足需求。

因此，为了解决上述问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽；

在所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成功函数层；

在所述功函数层上形成富金属的扩散阻挡层；

在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层；

在所述富氮的扩散阻挡层上形成填充所述栅极凹槽的金属栅电极。

示例性地，通过提高反应物中氮气的流量，以在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层。

示例性地，在形成所述金属栅电极之前，还包括在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层上形成另一富金属的扩散阻挡层。

示例性地，所述富金属的扩散阻挡层为富Ti的TiN层，所述富氮的扩散阻挡层为富氮的TiN层。

示例性地，使用高偏置功率以在所述栅极凹槽的底部产生再溅射效应，从而在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层上形成另一富金属的扩散阻挡层，其中所述高偏置功率大于800W。

示例性地，形成所述富氮的扩散阻挡层所使用的氮气的流量大于60sccm。

示例性地，所述金属栅电极的材料为铝。

示例性地，在形成所述功函数层之前，还包括在所述栅极凹槽的底部形成高k介电层的步骤。

本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

形成于所述半导体衬底上的栅极凹槽；

形成于所述栅极凹槽底部和侧壁上的功函数层；

形成于所述功函数层上的富金属的扩散阻挡层；

形成于所述富金属的扩散阻挡层上的富氮的扩散阻挡层；以及

形成于所述富氮的扩散阻挡层上的填充所述栅极凹槽的金属栅电极。

示例性地，所述半导体器件还包括形成于所述栅极凹槽侧壁上的所述富氮的扩散阻挡层与所述金属栅电极之间的另一富金属的扩散阻挡层。

本发明提供的半导体器件及其制造方法，在功函数层上依次形成了富金属的扩散阻挡层和富氮的扩散阻挡层，所述富金属的扩散阻挡层能够避免功函数层中的金属扩散到扩散阻挡层中，所述富氮的扩散阻挡层提高了扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了本发明一个实施例提供的半导体器件的制造方法的工艺流程图。

图2A-2C为根据本发明一个实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的示例性实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

针对上述问题，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽；在所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成功函数层；在所述功函数层上形成富金属的扩散阻挡层；在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层；在所述富氮的扩散阻挡层上形成填充所述栅极凹槽的金属栅电极。

通过提高反应物中氮气的流量，以在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层。

在形成所述金属栅电极之前，还包括在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层上形成另一富金属的扩散阻挡层。

所述富金属的扩散阻挡层为富Ti的TiN层，所述富氮的扩散阻挡层为富氮的TiN层。

使用高偏置功率以在所述栅极凹槽的底部产生再溅射效应，从而在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层上形成另一富金属的扩散阻挡层，其中所述高偏置功率大于800W。

形成所述富氮的扩散阻挡层所使用的氮气的流量大于60sccm。

所述金属栅电极的材料为铝。

在形成所述功函数层之前，还包括在所述栅极凹槽的底部形成高k介电层的步骤。

本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底上的栅极凹槽；形成于所述栅极凹槽底部和侧壁上的功函数层；形成于所述功函数层上的富金属的扩散阻挡层；形成于所述富金属的扩散阻挡层上的富氮的扩散阻挡层；以及形成于所述富氮的扩散阻挡层上的填充所述栅极凹槽的金属栅电极。

所述半导体器件还包括形成于所述栅极凹槽侧壁上的所述富氮的扩散阻挡层与所述金属栅电极之间的另一富金属的扩散阻挡层。

本发明提供的半导体器件及其制造方法，能够提高金属栅极结构中扩散阻挡层的扩散阻挡能力。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及/或步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的示例性实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面将参照图1以及图2A-2C，对本发明一实施方式的半导体器件的制造方法做详细描述。

首先，执行步骤101，提供半导体衬底200，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽。

具体地，所述半导体衬底200可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

可选地，在所述半导体衬底200中可以形成有掺杂区域和/或隔离结构，所述隔离结构为浅沟槽隔离(STI)结构或者局部氧化硅(LOCOS)隔离结构以及其他有源器件。半导体衬底200中还形成有各种阱(well)结构，为了简化，图示中予以省略。

所述半导体衬底200上形成有层间介电层201，所述层间介电层201中形成有预定形成金属栅极结构的栅极凹槽。所述栅极凹槽通过刻蚀伪栅极来形成。具体地，首先在半导体衬底上形成伪栅极层。所述伪栅极的材料包含但不限于硅、多晶硅、掺杂的多晶硅和多晶硅-锗合金材料(即，具有从每立方厘米大约1×10¹⁸到大约1×10²²个掺杂原子的掺杂浓度)以及多晶硅金属硅化物材料(掺杂的多晶硅/金属硅化物叠层材料)。所述伪栅极的形成过程是本领域已知的，在此不再赘述。

接着，形成覆盖所述伪栅极的间隙壁。所述间隙壁的材料例如是氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅等绝缘材料。形成所述间隙壁的工艺例如CVD、ALD等。接着，形成覆盖所述间隙壁的形成层间介电层。所述层间介电层可为氧化硅层，包括利用热化学气相沉积(thermalCVD)制造工艺或高密度等离子体(HDP)制造工艺形成的有掺杂或未掺杂的氧化硅的材料层，例如未经掺杂的硅玻璃(USG)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)。此外，所述层间介电层也可以是掺杂硼或掺杂磷的自旋涂布式玻璃(spin-on-glass，SOG)、掺杂磷的四乙氧基硅烷(PTEOS)或掺杂硼的四乙氧基硅烷(BTEOS)。接着，去除所述伪栅极上方的间隙壁和层间介电层，以暴露所述伪栅极。最后，去除伪栅极，从而在层间介电层中形成栅极凹槽。所述伪栅极的去除方法包括湿法刻蚀、干法刻蚀或二者的结合。

接着，执行步骤102，在所述栅极凹槽底部和侧壁上形成功函数层203。

具体地，首先在所述栅极凹槽底部形成高k介电层202。所述高k介电层202的k值(介电常数)通常为3.9以上，其构成材料包括氧化铪、氧化铪硅、氮氧化铪硅、氧化镧、氧化锆、氧化锆硅、氧化Ti、氧化钽、氧化钡锶Ti、氧化钡Ti、氧化锶Ti、氧化铝等，示例性地是氧化铪、氧化锆或氧化铝。可以采用CVD、ALD或者PVD等适合的工艺形成高k介电层202。高k介电层202的厚度范围例如为10埃至30埃。

可选地，在形成所述高k介电层之前202，还包括在所述预定金属栅极结构的区域内的所述半导体衬底上形成界面层(未示出)。该界面层例如为氧化物界面层。示例性地，执行高温氧化步骤，以在所述半导体衬底和所述高k介电层之间形成氧化物层，作为氧化物界面层。在该步骤中选用炉管氧化(furnace)、快速热退火氧化(RTO)、紫外臭氧氧化(UVO)以及臭氧氧化(ozone)中的一种，在该步骤中所述快速热退火氧化温度为600-1100℃，可选为800-1000℃。

接着，在所述高k介电层202上形成覆盖层。所述覆盖层的材料可以为TaC、MoN、WN、TaN、Ti_xN_1-x或者其他适合的薄膜层，本实施例中，所述覆盖层的材料为TiN，其形成方法包括化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等。

之后，在覆盖层上形成功函数层203。所述功函数层203用于调节器件的功函数。对于PMOS器件，其功函数层203为P型功函数层，P型功函数层(PWF)的材料可以选择为但不限于Ti_xN_1-x、TaC、MoN、TaN或者其他适合的薄膜层。可以采用CVD、ALD或者PVD等适合的工艺形成P型功函数层。P型功函数层的厚度范围为10埃至580埃。对于NMOS器件，其功函数层203为N型功函数层(NWF)，N型功函数层的材料可以选择为但不限于TaC、Ti、Al、Ti_xAl_1-x或者其他适合的薄膜层。可以采用CVD、ALD或者PVD等适合的工艺形成N型功函数层。N型功函数层的厚度范围为10埃至80埃。

接着，执行步骤103，在所述功函数层203上形成富金属的扩散阻挡层204。本实施例中，所述扩散阻挡层204的材料为TiN，即所述富金属的扩散阻挡层204为富Ti的扩散阻挡层。由于功函数层203中含有Ti等金属，当扩散阻挡层中氮含量较高、金属含量较低时，功函数层203中的金属(例如Ti)会扩散进扩散阻挡层中，进而使金属电极中的金属通过扩散阻挡层向下扩散到高k介电层中；而所述富金属的扩散阻挡层204可提供低氮的环境，从而避免功函数层203中的金属扩散到扩散阻挡层中。此外，富金属的扩散阻挡层还与其下方的功函数层203之间具有良好的粘附性。可以采用CVD、PVD或者ALD等适合的工艺形成所述富金属的扩散阻挡层204。作为示例，可采用物理气相沉淀的方法形成所述富金属的扩散阻挡层204。可选地，所述物理气相沉积通过溅射出的Ti原子和氮气反应形成TiN层。

接着，执行步骤104，如图2B所示，在所述富金属的扩散阻挡层204上形成富氮的扩散阻挡层205。富氮的扩散阻挡层205能够提高扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。通过提高反应物中氮气的流量，以在所述富金属的扩散阻挡层204上形成富氮的扩散阻挡层205。在本实施例中，形成所述富氮的扩散阻挡层205所使用的氮气的流量为60sccm以上，该氮气流量有助于优化扩散阻挡层的性能。此外，该较高的氮气流量还能够使腔室内的工艺条件(例如电压、压强等)稳定，避免较低氮气流量下出现的工艺条件随靶的使用寿命而改变的现象。

示例性地，在形成金属栅电极之前，还包括在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层205上形成另一富金属的扩散阻挡层206。在本实施例中，所述富氮的扩散阻挡层205的形成在高偏置功率下进行，使用所述高偏置功率可在所述栅极凹槽的底部产生再溅射效应，从而在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层205上形成另一富金属的扩散阻挡层206，其中所述高偏置功率大于800W。所述高偏置功率产生高能离子，例如高能氩离子，所述高能离子将沟槽底部的金属再溅射到栅极凹槽侧壁上，在栅极凹槽侧壁上产生另一富金属的扩散阻挡层206，从而增加侧壁上的扩散阻挡层的厚度，使其更加稳定。在本实施例中，通过所述高偏置功率产生的再溅射效应，在栅极凹槽侧壁上产生了富Ti-富氮-富Ti的三层结构，提高了扩散阻挡层的扩散阻挡性能。

最后，如图2C所示，执行步骤105，在所述富氮的扩散阻挡层205上形成填充所述栅极凹槽的金属栅电极207。金属栅电极207的材料可以选择为但不限于Al、W或者其他适合的薄膜层。在本实施例中，所述金属栅电极207的材料为铝。可使用原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺等沉积金属栅电极材料层，然后执行平坦化工艺对器件表面进行平坦化处理，直至露出层间介电层201时终止，从而去除栅极凹槽以外的金属栅电极材料层。所述平坦化工艺例如为化学机械研磨工艺等。

至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制造方法的相关步骤的介绍。可以理解的是，本实施例半导体器件制造方法不仅包括上述步骤，在上述步骤之前、之中或之后还可包括其他需要的步骤，其都包括在本实施制造方法的范围内。对于完整的半导体器件的制造过程还需要其他的前序步骤、中间步骤或者后续步骤，例如形成与栅极结构和源/漏区分别电连接的互连结构等的后端工艺(BEOL)，在此均不再赘述。

本发明提供的半导体器件的制造方法，在功函数层上依次形成了富金属的扩散阻挡层和富氮的扩散阻挡层，所述富金属的扩散阻挡层能够避免功函数层中的金属扩散到扩散阻挡层中，所述富氮的扩散阻挡层提高了扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。

参照图2C，其中示出了根据本发明一实施方式所提供的半导体器件的示意性剖面图。所述半导体器件可以由上述方法制造而成。

如图所示，所述半导体器件包括半导体衬底200，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽。具体地，所述半导体衬底200可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

所述半导体衬底200上形成有层间介电层201，所述层间介电层201中形成有预定形成金属栅极结构的栅极凹槽。所述栅极凹槽通过刻蚀伪栅极来形成。所述伪栅极的材料包含但不限于硅、多晶硅、掺杂的多晶硅和多晶硅-锗合金材料(即，具有从每立方厘米大约1×10¹⁸到大约1×10²²个掺杂原子的掺杂浓度)以及多晶硅金属硅化物材料(掺杂的多晶硅/金属硅化物叠层材料)。

所述栅极凹槽底部和侧壁上形成有功函数层203。所述功函数层203用于调节器件的功函数。对于PMOS器件，其功函数层203为P型功函数层，P型功函数层(PWF)的材料可以选择为但不限于Ti_xN_1-x、TaC、MoN、TaN或者其他适合的薄膜层。可以采用CVD、ALD或者PVD等适合的工艺形成P型功函数层。P型功函数层的厚度范围为10埃至580埃。对于NMOS器件，其功函数层203为N型功函数层(NWF)，N型功函数层的材料可以选择为但不限于TaC、Ti、Al、Ti_xAl_1-x或者其他适合的薄膜层。可以采用CVD、ALD或者PVD等适合的工艺形成N型功函数层。N型功函数层的厚度范围为10埃至80埃。示例性地，所述栅极凹槽底部还形成有高k介电层202。

所述功函数层203上形成有富金属的扩散阻挡层204。本实施例中，所述扩散阻挡层204的材料为TiN，即所述富金属的扩散阻挡层204为富Ti的TiN层。由于功函数层203中含有Ti等金属，当扩散阻挡层中氮含量较高、金属含量较低时，功函数层203中的金属(例如Ti)会扩散进扩散阻挡层中，进而使金属电极中的金属通过扩散阻挡层向下扩散到高k介电层中；而所述富金属的扩散阻挡层204可提供低氮的环境，从而避免功函数层203中的金属扩散到扩散阻挡层中。此外，富金属的扩散阻挡层还与其下方的功函数层203之间具有良好的粘附性。

所述富金属的扩散阻挡层204上形成有富氮的扩散阻挡层205。富氮的扩散阻挡层205能够提高扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。本实施例中，所述富氮的扩散阻挡层205为富氮的TiN层。

所述栅极凹槽侧壁上的所述富氮的扩散阻挡层205上还形成有另一富金属的扩散阻挡层206。所述富金属的扩散阻挡层206可通过再溅射效应产生。所述富金属的扩散阻挡层206增加了侧壁上的扩散阻挡层的厚度，提高了扩散阻挡能力。本实施例中，所述富金属的扩散阻挡层206为富Ti的TiN层。

所述富氮的扩散阻挡层205上还形成有填充所述栅极凹槽的金属栅电极207。金属栅电极207的材料可以选择为但不限于Al、W或者其他适合的薄膜层。在本实施例中，所述金属栅电极207的材料为铝。

所述半导体器件的具体结构可以参照上文中相应部分的描述，这里为了简洁，不再赘述。

本发明提供的半导体器件，包括形成于功函数层上的富金属的扩散阻挡层以及形成于富金属的扩散阻挡层上的富氮的扩散阻挡层，所述富金属的扩散阻挡层能够避免功函数层中的金属扩散到扩散阻挡层中，所述富氮的扩散阻挡层提高了扩散阻挡层整体的扩散阻挡能力。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极凹槽；

在所述栅极凹槽的底部和侧壁上形成功函数层；

在所述功函数层上形成富金属的扩散阻挡层，所述富金属的扩散阻挡层为富Ti的TiN层；

在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层，所述富氮的扩散阻挡层为富氮的TiN层；

使用高偏置功率以在所述栅极凹槽的底部产生再溅射效应，从而在形成于所述栅极凹槽侧壁上的富氮的扩散阻挡层上形成另一富金属的扩散阻挡层，所述另一富金属的扩散阻挡层为富Ti的TiN层，所述高偏置功率大于800W；

在所述另一富金属的扩散阻挡层上形成填充所述栅极凹槽的金属栅电极。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过提高反应物中氮气的流量，以在所述富金属的扩散阻挡层上形成富氮的扩散阻挡层。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述富氮的扩散阻挡层所使用的氮气的流量大于60sccm。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属栅电极的材料为铝。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述功函数层之前，还包括在所述栅极凹槽的底部形成高k介电层的步骤。

6.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件采用权利要求1-5中任一项所述的制造方法制造而成，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

形成于所述半导体衬底上的栅极凹槽；

形成于所述栅极凹槽底部和侧壁上的功函数层；

形成于所述功函数层上的富金属的扩散阻挡层；

形成于所述富金属的扩散阻挡层上的富氮的扩散阻挡层；

形成于所述富氮的扩散阻挡层上的填充所述栅极凹槽的金属栅电极；

形成于所述栅极凹槽侧壁上的所述富氮的扩散阻挡层与所述金属栅电极之间的另一富金属的扩散阻挡层；

其中，所述富金属的扩散阻挡层为富Ti的TiN层，所述富氮的扩散阻挡层为富氮的TiN层。