[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件的制造方法，包括：

提供具有NMOS区的半导体衬底，在所述半导体衬底上形成伪栅极结构，位于所述NMOS区的伪栅极结构包括自下而上层叠的界面层、高k介电层、Al₂O₃保护层、覆盖层和牺牲栅电极层；

去除所述伪栅极结构中的牺牲栅电极层，形成栅沟槽；

在所述栅沟槽内形成金属栅极结构，所述金属栅极结构包括自下而上层叠的功函数金属层和金属栅极材料层，所述Al₂O₃保护层阻止所述功函数金属层中的Al向所述高k介电层中的扩散。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在去除所述牺牲栅电极层之前，还包括在所述伪栅极结构的两侧形成侧壁结构以及在所述半导体衬底上形成层间绝缘层的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述侧壁结构至少包括氧化物层和/或氮化物层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Al₂O₃保护层的厚度为2-10埃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热氧化工艺形成所述界面层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述高k介电层和所述牺牲栅电极层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成所述Al₂O₃保护层。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成所述覆盖层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功函数金属层和所述金属栅极材料层之间还包括自下而上层叠的阻挡层和浸润层。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用干法蚀刻或湿法蚀刻实施所述牺牲栅电极层的去除。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在实施所述牺牲栅电极层的去除之后，还包括执行湿法清洗的步骤，以去除所述栅沟槽内残留的蚀刻物质和杂质。

12.一种采用如权利要求1-11中任一方法制造的半导体器件，包括：

半导体衬底；

形成在所述半导体衬底的NMOS区上的自下而上层叠的界面层、高k介电层、Al₂O₃保护层和覆盖层；

形成在所述覆盖层上的金属栅极结构；

形成在所述金属栅极结构两侧的侧壁结构。

13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述Al₂O₃保护层的厚度为2-10埃。

14.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述金属栅极结构包括自下而上层叠的功函数金属层和金属栅极材料层。

15.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述功函数金属层和所述金属栅极材料层之间还包括自下而上层叠的阻挡层和浸润层。

16.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述侧壁结构至少包括氧化物层和/或氮化物层。