[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210473032.4
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103839806B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 王桂磊;徐強;楊濤;閆江;李俊峰;趙超
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙)11345
• 代理人: 陳紅

1.一種半導體器件制造方法，包括：

在襯底上形成柵極溝槽；

在柵極溝槽中依次形成柵極絕緣層、柵極導電層；

在柵極導電層上形成氮化鎢材質的阻擋層；

在阻擋層上形成薄硅層；

采用ALD法，在薄硅層上形成金屬鎢層。

2.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，形成柵極溝槽的步驟具體包括：在襯底上形成偽柵極堆疊結構；在襯底中偽柵極堆疊結構兩側形成源漏區，并且在襯底上偽柵極堆疊結構兩側形成柵極側墻；在襯底上形成層間介質層；去除偽柵極堆疊結構，在層間介質層中留下柵極溝槽。

3.如權利要求2的半導體器件制造方法，其中，去除偽柵極堆疊結構之前，還進一步包括形成應力襯層，覆蓋源漏區、柵極側墻、偽柵極堆疊結構，其材質為氮化硅、DLC及其組合。

4.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，形成柵極絕緣層之前還包括在柵極溝槽底部的襯底上形成界面層。

5.如權利要求4的半導體器件制造方法，其中，在含有10ppm臭氧的去離子水中浸泡20s，以形成氧化物的界面層。

6.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，柵極絕緣層為CVD、PVD、ALD法制備的高k材料，并且執行沉積后退火；柵極導電層為CVD、PVD、ALD法制備的金屬，包括Al、Ti、TiAl、TiN及其組合。

7.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，在柵極絕緣層和柵極導電層之間還形成蓋帽層，其材質包括Ti、Ta、TiN、TaN、WN及其組合。

8.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，ALD法制備金屬鎢層的步驟中，前驅物為B₂H₆與WF₆。

9.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，采用ALD或者PVD方法制備氮化鎢的阻擋層。

10.一種半導體器件，包括襯底上的柵極堆疊結構、柵極堆疊結構兩側襯底中的源漏區、柵極堆疊結構兩側襯底上的柵極側墻，其特征在于：柵極堆疊結構依次包括高k的柵極絕緣層、柵極導電層、阻擋層以及金屬鎢層，其中金屬鎢層采用ALD法制備，阻擋層材質為氮化鎢，阻擋層與金屬鎢層之間還具有薄硅層。

11.如權利要求10的半導體器件，其中，柵極絕緣層與襯底之間還包括界面層，其材質為氧化物。

12.如權利要求10的半導體器件，其中，柵極絕緣層和柵極導電層之間還包括蓋帽層，其材質包括Ti、Ta、TiN、TaN、WN及其組合。

13.如權利要求10的半導體器件，其中，柵極側墻和/或源漏區上還包括應力襯層，其材質為氮化硅、DLC及其組合。

14.如權利要求10的半導體器件，其中，柵極絕緣層為高k材料；柵極導電層包括Al、Ti、TiAl、TiN及其組合。