[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，其特征在于，所述方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成高k介电层；

在所述高k介电层上形成功函数金属层；

在所述功函数金属层上形成扩散阻挡层，其中，所述扩散阻挡层自下而上包括第一扩散阻挡层、金属氧化物阻挡层和第二扩散阻挡层组成的叠层；

在所述第二扩散阻挡层上形成栅电极层；

所述扩散阻挡层保护所述功函数金属层，避免在形成栅电极沉积过程中产生的离子向下扩散。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一扩散阻挡层和所述第二扩散阻挡层的材料包括钽、氮化钽、钛、氮化钛、氮化锆、氮化钛锆、钨、氮化钨中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一扩散阻挡层和所述第二扩散阻挡层均包括氮化钛。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属氧化物阻挡层的材料包括氧化钛。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一扩散阻挡层和所述第二扩散阻挡层的厚度之和的范围为20～30埃。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属氧化物阻挡层的厚度范围为2～5埃。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一扩散阻挡层、金属氧化物阻挡层和第二扩散阻挡层构成的叠层的总厚度范围为25～35埃。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一扩散阻挡层的厚度介于所述第一扩散阻挡层和所述第二扩散阻挡层的厚度之和的三分之一到三分之二之间。

9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述金属氧化物阻挡层的方法包括：在所述功函数金属层上沉积与所述第一扩散阻挡层为相同材质的薄膜层，对所述薄膜层进行氧化处理，以形成所述金属氧化物阻挡层，剩余的所述薄膜层作为所述第一扩散阻挡层。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述氧化处理包括：在300～400℃下，使用氧气对所述薄膜层进行热氧化。

11.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述半导体衬底上形成有鳍片，所述高k介电层形成于所述鳍片的沟道区域上。

12.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅电极层的材料包括钨，以WF₆作为反应气体，通过化学气相沉积法形成所述栅电极层。

13.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述高k介电层之后，形成所述功函数金属层之前，还包括：在所述高k介电层上形成覆盖层的步骤。

14.一种半导体器件，其特征在于，包括：

半导体衬底，设置于所述半导体衬底上的金属栅极叠层，其中所述金属栅极叠层包括自下而上依次设置的高k介电层、功函数金属层、扩散阻挡层以及栅电极层，

其中，所述扩散阻挡层自下而上包括第一扩散阻挡层、金属氧化物阻挡层和第二扩散阻挡层组成的叠层；

所述扩散阻挡层保护所述功函数金属层，避免在形成栅电极沉积过程中产生的离子向下扩散。

15.如权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述第一扩散阻挡层和所述第二扩散阻挡层的材料包括钽、氮化钽、钛、氮化钛、氮化锆、氮化钛锆、钨、氮化钨中的一种或几种。

16.如权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述金属氧化物阻挡层的材料包括氧化钛。