半導(dǎo)體器件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體器件尺寸變得越來越小，柵極結(jié)構(gòu)的尺寸也相應(yīng)地減小。當(dāng)半導(dǎo)體器 件尺寸小于〇.Iym時(shí)，通常需要采用金屬柵(例如鋁柵極)代替多晶硅柵。當(dāng)半導(dǎo)體器件尺 寸進(jìn)一步減小時(shí)，例如小于20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，通常采用鎢柵極代替鋁柵極。
[0003] 在鎢柵極的制作過程中，通常需要使用化學(xué)機(jī)械拋光使表面平坦化。然而，鎢是一 種具有高硬度、高熔點(diǎn)的金屬，并且在化學(xué)機(jī)械拋光器件很容易發(fā)生低溫脆性斷裂。低溫脆 性斷裂包括穿晶脆斷和沿晶界的晶間脆斷兩種斷裂方式。穿晶脆斷主要是解理斷裂。常見 的低溫脆性斷裂大多數(shù)是沿解理面的穿晶斷裂；而晶間脆斷通常在應(yīng)力腐蝕或發(fā)生回火脆 性的情況下出現(xiàn)。
[0004] 化學(xué)機(jī)械拋光過程中產(chǎn)生的鎢的低溫脆性斷裂會導(dǎo)致在最終形成的鎢柵極表面 留下缺陷。這種缺陷將給半導(dǎo)體器件的性能帶來不利影響。
[0005] 因此，需要提出一種半導(dǎo)體器件及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的 關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種半導(dǎo)體器 件的制作方法。該方法包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層，在所 述層間介電層中形成有暴露所述半導(dǎo)體襯底的凹槽；在所述凹槽的底部形成柵極介電層； 在所述柵極介電層和所述層間介電層上形成鎢層，所述鎢層填滿所述凹槽；在所述鎢層上 形成保護(hù)層；以及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光去除所述保護(hù)層和所述凹槽以外的鎢層，以形成柵極 金屬層。
[0008] 優(yōu)選地，所述保護(hù)層的拋光速率小于所述鎢層的拋光速率。
[0009] 優(yōu)選地，所述保護(hù)層的結(jié)合力大于所述鎢層的結(jié)合力。
[0010] 優(yōu)選地，所述保護(hù)層包括TiN、TaN、Ti、Ta中的一種或多種。
[0011] 優(yōu)選地，所述保護(hù)層的厚度為50A-200A。
[0012] 優(yōu)選地，所述方法還包括在形成所述鎢層之前，在所述凹槽內(nèi)和所述層間介電層 上形成功函數(shù)層。
[0013]優(yōu)選地，所述功函數(shù)層包括Ti、TaN、TiN、AlCo、TiAlN中的一種或多種。
[0014] 優(yōu)選地，所述方法還包括在形成所述鎢層之前，在所述凹槽內(nèi)和所述層間介電層 上形成阻擋層。
[0015] 優(yōu)選地，所述鎢層的形成方法包括：采用低壓化學(xué)氣相沉積法在所述柵極介電層 和所述層間介電層上沉積鎢；以及執(zhí)行熱處理工藝。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件是采用上述任 一種方法形成的。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法，在鎢層的上面形成一層保護(hù)層。該保護(hù)層 在化學(xué)機(jī)械拋光過程中覆蓋鎢層，可以保護(hù)鎢層，使其不容易發(fā)生脆斷，從而避免了最終形 成的柵極金屬層中出現(xiàn)斷裂等缺陷，得到平整的表面。
[0018] 以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0019] 本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā) 明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制作方法的流程圖；以及
[0021] 圖2A-2F是采用圖1中示出的流程圖來制作半導(dǎo)體器件過程中各步驟獲得的器件 的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 接下來，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但 是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供 這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在 附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相 同的元件。
[0023] 應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為"在...上"、"與...相鄰"、"連接到"或"耦合到"其 他元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其他元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其他元件或?qū)樱?或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為"直接在...上"、"與...直接相鄰"、 "直接連接到"或"直接耦合到"其他元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?br>[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法。圖1示出了根據(jù)本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制作方法的流程圖，圖2A-2F示出了采用圖1中示出的流程 圖來制作半導(dǎo)體器件過程中各步驟獲得的器件的剖視圖。根據(jù)圖1所示的流程圖可以最終 得到如圖2F所示的半導(dǎo)體器件。下面將結(jié)合圖1所示的流程圖以及圖2A-2F所示的半導(dǎo) 體器件剖視圖描述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法。
[0025] 執(zhí)行步驟SllO:提供半導(dǎo)體襯底。
[0026] 如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底210。該半導(dǎo)體襯底210可以是硅、絕緣體上 硅（SOI)、絕緣體上層疊硅（SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅（S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅 (SiGeOI)以及絕緣體上鍺（GeOI)中的至少一種。半導(dǎo)體襯底210中可以形成有用于隔離 有源區(qū)的淺溝槽隔離（STI)等，淺溝槽隔離可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟摻雜玻璃和 /或其他現(xiàn)有的低介電材料形成。當(dāng)然，半導(dǎo)體襯底210中還可以形成有摻雜阱(未示出） 等等。為了圖示簡潔，在這里僅用方框來表示。
[0027] 執(zhí)行步驟S120 :在半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層，在層間介電層中形成有暴露半 導(dǎo)體襯底的凹槽。
[0028] 如圖2B所示，在半導(dǎo)體襯底210上形成層間介電層220。層間介電層220可為 氧化硅層，包括利用熱化學(xué)氣相沉積（thermalCVD)制造工藝或高密度等離子體（HDP)制 造工藝形成的有摻雜或未摻雜的氧化硅的材料層，例如未經(jīng)摻雜的硅玻璃（USG)、磷硅玻璃 (PSG)或硼磷硅玻璃（BPSG)。此外，層間介電層220也可以是摻雜硼或摻雜磷的自旋涂布 式玻璃（spin-on-glass，S0G)、摻雜磷的四乙氧基硅烷（PTEOS)或摻雜硼的四乙氧基硅烷 (BTEOS)0
[0029] 此外，層間介電層220的材料還可以包括例如碳氟化合物（CF)、摻碳氧化硅 (SiOC)、或碳氮化硅（SiCN)等?；蛘撸部梢允褂迷谔挤衔铮–F)上形成了SiCN薄膜的 膜等。碳氟化合物以氟（F)和碳（C)為主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶體(非結(jié) 晶性）構(gòu)造的物質(zhì)。層間介電層220還可以使用例如摻碳氧化硅（SiOC)等多孔質(zhì)構(gòu)造。
[0030] 層間介電層220上形成有暴露半導(dǎo)體襯底的凹槽230。其中，凹槽230可以通過 例如預(yù)先形成偽柵極的方式形成。具體地，可以首先在襯底210上形成偽柵極，該偽柵極可 以包括例如多晶硅。然后在襯底210中形成源極/漏極區(qū)域，源極/漏極區(qū)域可以以本領(lǐng) 域公知的任何方式形成。之后，在半導(dǎo)體襯底210之上形成層間介電層220,并且使層間介 電層220平坦化，以露出偽柵極。最后，去除偽柵極。該偽柵極可以通過例如刻蝕的方式去 除，從而在層間介電層220中間形成凹槽230。
[0031] 執(zhí)行步驟S130 :在凹槽的底部形成柵極介電層。
[0032] 如圖2C所示，在凹槽230的底部形成柵極介電層240。在實(shí)踐中，柵極介電層240 可以僅形成在凹槽的底部。在僅形成在凹槽230底部的實(shí)施例中，可以采用本領(lǐng)域已知的 氧化工藝來形成。柵極介電層240例如是爐管氧化、快速熱退火氧化（RTO)、原位水蒸氣氧 化（ISSG)等氧化工藝形成氧化硅材質(zhì)的柵極介質(zhì)層。當(dāng)然，還可以如圖2C所示的，柵極介 電層240不僅形成在凹槽230的底部，還形成在凹槽230的側(cè)壁上。在圖2C所示的實(shí)施例 中，柵極介電層240可以通過原子層沉積法或其他合適的方式形成。柵極介電層240可以 為高K介電材料，例如氧化鉿（HfO2)。
[0033] 此外，在實(shí)踐中，為了防止后續(xù)要形成于其上的材料，例如柵極金屬層擴(kuò)散到柵極 介電層240中，優(yōu)選地，如圖2D所示，還可以在柵極絕緣層240上形成阻擋層250。阻擋層 250可以包括TiN、TaN中的一種或多種。阻擋層250可以通過物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉 積等的方法形成在柵極介電層240上。
[0034] 另外，優(yōu)選地，如圖2D所示，還可以在柵極介電層240上（當(dāng)柵極介電層240上 沉積有阻擋