[发明专利]具有氧扩散阻挡层的半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种晶体管，具有位于半导体材料上的栅极叠层，所述栅极叠层包括：

位于所述半导体材料上的沉积氧化物层；

位于所述沉积氧化物层上的氧扩散阻挡层，所述氧扩散阻挡层阻止氧扩散；

位于所述氧扩散阻挡层上的高k电介质层；以及

位于所述高k电介质层上的吸氧导电层。

2.如权利要求1所述的晶体管，其中所述沉积氧化物层具有至少1纳米的厚度。

3.如权利要求2所述的晶体管，其中所述沉积氧化物层包括沉积在所述半导体材料上的二氧化硅层。

4.如权利要求1所述的晶体管，其中所述氧扩散阻挡层具有0.1nm到1.5nm之间的厚度。

5.如权利要求1所述的晶体管，其中所述氧扩散阻挡层包括从由氮化铝、氮化硅和氮化锗构成的组中选出的材料。

6.如权利要求1所述的晶体管，其中所述吸氧导电层包括金属。

7.如权利要求1所述的晶体管，其中所述吸氧导电层包括从由氮化钛、氮化钽和氮化钨构成的组中选出的材料。

8.如权利要求1所述的晶体管，其中：

所述半导体材料包括迁移率强化材料；并且

所述沉积氧化物层被沉积在所述迁移率强化材料上。

9.一种用于制造晶体管的方法，所述方法包括：

在半导体材料层上沉积氧化物层；

在所述氧化物层上形成氧扩散阻挡层；

在所述氧扩散阻挡层上形成高k电介质材料层；

在所述高k电介质材料层上形成导电材料层；

选择性地移除导电材料层、高k电介质材料层、氧扩散阻挡层和氧化物层中的一部分以形成栅极叠层；以及

围绕所述栅极叠层形成源极和漏极区域。

10.如权利要求9所述的方法，其中沉积氧化物层包括以700℃到1000℃之间的温度沉积氧化物材料。

11.如权利要求10所述的方法，其中沉积氧化物材料包括沉积厚度至少为1nm的氧化物材料。

12.如权利要求10所述的方法，其中：

半导体材料层包括迁移率强化材料层；并且

氧化物材料被沉积在迁移率强化材料上。

13.如权利要求10所述的方法，其中形成氧扩散阻挡层包括形成一层从由氮化硅、氮化铝和氮化锗构成的组中选出的材料。

14.如权利要求13所述的方法，其中形成导电材料层包括形成金属层。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括形成位于高k电介质材料层上的盖帽层，其中选择性地移除导电材料层、高k电介质材料层、氧扩散阻挡层和氧化物层中的一部分还移除了一部分盖帽层以形成栅极叠层。

16.一种用于制造包括第一晶体管和第二晶体管的半导体器件的方法，所述方法包括：

提供具有半导体材料的第一区域和半导体材料的第二区域的半导体器件结构；

在第一区域和第二区域上沉积第一氧化物层，所述第一氧化物层具有第一厚度；

在所述第一氧化物层上形成氧扩散阻挡层；

移除位于第二区域上的第一氧化物层和氧扩散阻挡层，同时保持位于第一区域上的第一氧化物层和氧扩散阻挡层完整；

在第二区域上形成电介质层，所述电介质层具有第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度；

在第一区域的氧扩散阻挡层和第二区域的电介质层上形成高k电介质材料层；

在高k电介质材料层上形成导电材料层；

选择性地移除位于第一区域上的第一氧化物层、导电材料层、高k电介质材料层和氧扩散阻挡层的一部分以形成用于第一晶体管的第一栅极叠层；以及

选择性地移除位于第二区域上的电介质层、导电材料层和高k电介质材料层的一部分以形成用于第二晶体管的第二栅极叠层。

17.如权利要求16所述的方法，其中第一晶体管包括I/O晶体管，以及第二晶体管包括逻辑晶体管。

18.如权利要求16所述的方法，其中形成电介质层包括生长第二氧化物层。

19.如权利要求18所述的方法，其中生长第二氧化物层包括利用氧化性物质对半导体器件结构进行化学清洗。

20.如权利要求16所述的方法，其中：

半导体材料的第一区域包括迁移率强化材料；并且

第一氧化物层被沉积在迁移率强化材料上。