[發(fā)明專利]半導體器件及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410397828.5
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105336784A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 王桂磊;趙超;徐強
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336
• 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：

在襯底上的層間介質層中形成柵極溝槽；

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TiN或者WN材質的阻擋層；

在阻擋層上，僅采用ALD法淀積金屬W層，進一步包括：

步驟a1，通入SiH₄氣體、與WF₆氣體，反應形成不含B的第一類型W層；

步驟a2，交替通入B₂H₆和SiH₄的混合氣體、與WF₆氣體，反應形成含有B的第二類型W層；

多次循環(huán)步驟a1、a2，得到第一類型W層與第二類型W層的交疊堆層；

平坦化步驟a1和步驟a2得到的金屬W層的交疊堆層直至暴露層間介質層。

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(qū)，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(qū)、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(zhí)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，采用ALD的方法預先使用NH₃處理表面并形成氮化鎢的阻擋層。

9.如權利要求1的半導體器件制造方法，其中，步驟a1之前進一步包括，通入SiH₄氣體，采用ALD法在阻擋層上、第一類型W層下形成Si單原子層。

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(qū)、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W層，其中金屬W層僅采用ALD法制備，阻擋層材質為氮化鎢或氮化鈦，金屬W層包括下方的不含B的第一類型W層、以及上方的含有B的第二類型W層，第一類型W層與第二類型W層交疊構成堆層。

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(qū)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。

15.如權利要求10的半導體器件，其中，第一類型W層之下、阻擋層之上進一步包括Si單原子層。