[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件制造方法，包括：

在衬底上的层间介质层中形成栅极沟槽；

在栅极沟槽中依次形成栅极绝缘层、栅极导电层；

在栅极导电层上形成TiN或者WN材质的阻挡层；

在阻挡层上，仅采用ALD法淀积金属W层，进一步包括：

步骤a1，通入SiH₄气体、与WF₆气体，反应形成不含B的第一类型W层；

步骤a2，交替通入B₂H₆和SiH₄的混合气体、与WF₆气体，反应形成含有B的第二类型W层；

多次循环步骤a1、a2，得到第一类型W层与第二类型W层的交叠堆层；

平坦化步骤a1和步骤a2得到的金属W层的交叠堆层直至暴露层间介质层。

2.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，形成栅极沟槽的步骤具体包括：在衬底上形成伪栅极堆叠结构；在衬底中伪栅极堆叠结构两侧形成源漏区，并且在衬底上伪栅极堆叠结构两侧形成栅极侧墙；在衬底上形成层间介质层；去除伪栅极堆叠结构，在层间介质层中留下栅极沟槽。

3.如权利要求2的半导体器件制造方法，其中，去除伪栅极堆叠结构之前，还进一步包括形成应力衬层，覆盖源漏区、栅极侧墙、伪栅极堆叠结构，其材质为氮化硅、DLC及其组合。

4.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，形成栅极绝缘层之前还包括在栅极沟槽底部的衬底上形成界面层。

5.如权利要求4的半导体器件制造方法，其中，在含有10ppm臭氧的去离子水中浸泡20s，以形成氧化物的界面层。

6.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，栅极绝缘层为CVD、PVD、ALD法制备的高k材料，并且执行沉积后退火；栅极导电层为CVD、PVD、ALD法制备的金属，包括Al、Ti、TiAl、TiN及其组合。

7.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，在栅极绝缘层和栅极导电层之间还形成盖帽层，其材质包括Ti、Ta、TiN、TaN、WN及其组合。

8.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，采用ALD的方法预先使用NH₃处理表面并形成氮化钨的阻挡层。

9.如权利要求1的半导体器件制造方法，其中，步骤a1之前进一步包括，通入SiH₄气体，采用ALD法在阻挡层上、第一类型W层下形成Si单原子层。

10.一种半导体器件，包括衬底上的栅极堆叠结构、栅极堆叠结构两侧衬底中的源漏区、栅极堆叠结构两侧衬底上的栅极侧墙，其特征在于：栅极堆叠结构依次包括高k的栅极绝缘层、栅极导电层、阻挡层以及金属W层，其中金属W层仅采用ALD法制备，阻挡层材质为氮化钨或氮化钛，金属W层包括下方的不含B的第一类型W层、以及上方的含有B的第二类型W层，第一类型W层与第二类型W层交叠构成堆层。

11.如权利要求10的半导体器件，其中，栅极绝缘层与衬底之间还包括界面层，其材质为氧化物。

12.如权利要求10的半导体器件，其中，栅极绝缘层和栅极导电层之间还包括盖帽层，其材质包括Ti、Ta、TiN、TaN、WN及其组合。

13.如权利要求10的半导体器件，其中，栅极侧墙和/或源漏区上还包括应力衬层，其材质为氮化硅、DLC及其组合。

14.如权利要求10的半导体器件，其中，栅极绝缘层为高k材料；栅极导电层包括Al、Ti、TiAl、TiN及其组合。

15.如权利要求10的半导体器件，其中，第一类型W层之下、阻挡层之上进一步包括Si单原子层。