[發明專利]一種含金屬柵極的半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201210303576.6
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103632941A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 平延磊;周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/283;H01L21/336;H01L21/78
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

1.一種含金屬柵極的半導體器件的制備方法，包括：

提供一包含金屬柵極的半導體襯底，所述金屬柵極的最上層為金屬材料層；

以所述金屬材料層為陽極，在電解液中進行電解，在所述金屬材料層表面形成具有微孔的金屬氧化物材料層，以增強所述金屬材料層與其上方將形成的接觸孔蝕刻停止層之間的粘附性能。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬材料層為鋁材料層。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸孔蝕刻停止層為氮化硅層。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解液為草酸和NaCl的混合溶液。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述電解液中草酸的濃度為0.5-3mol/L。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述電解液中NaCl的濃度為0.1-1mol/L。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解電壓為1-30伏。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解的電流密度為1-100A/m²。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解時間為1-10分鐘。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微孔均勻分布于所述金屬氧化物材料層上，所述微孔的直徑為100nm-200nm。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微孔之間的間隔為300nm-500nm。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬柵極的形成方法為：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成柵堆棧層，包括依次層疊的高K介電層、TiN覆蓋層、多晶硅層，以及位于所述TiN覆蓋層和多晶硅層之間的阻擋層；

蝕刻所述柵堆棧層以在所述襯底上形成虛設柵極結構；

去除所述虛設柵極結構的所述多晶硅層；

在所述阻擋層上形成金屬柵極。

13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述阻擋層為TaN或AlN層，所述阻擋層的厚度為10-50埃。

14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述金屬柵極由依次層疊的功函數金屬層、阻擋層和金屬材料層組成。

15.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述具有微孔氧化鋁材料層后，進一步包含以下步驟：

在所述氧化鋁材料層上形成接觸孔蝕刻停止層；

在所述接觸孔蝕刻停止層上形成層間介電層；

蝕刻所述層間介電層和所述接觸孔蝕刻停止層形成接觸孔，露出所述金屬氧化物材料層；

采用金屬導電材料填充所述接觸孔，形成接觸塞，以形成電連接。

16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述接觸孔蝕刻停止層為金屬氮化物層。

17.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述層間介電層為氧化物層。

18.一種由權利要求1至17之一所述方法制備得到的半導體器件。