層疊結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及層疊結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體器件及其制造方法。一種集成電路器件包括半導(dǎo)體襯底和位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵電極。所述柵電極結(jié)構(gòu)包括位于所述半導(dǎo)體襯底上的由介電材料形成的絕緣層、位于所述絕緣層上的氧阻擋層以及位于所述氧阻擋層上的鎢（W）金屬層。
【專利說明】層疊結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明一般而言涉及包括低電阻率金屬的集成電路器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為使金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)柵極疊層繼續(xù)按比例縮小(scaling),已經(jīng)廣泛研究了各種具有較高相對介電常數(shù)的材料(高k電介質(zhì))及其集成問題。帶有金屬柵極的基于Hf的高k電介質(zhì)已經(jīng)得到成功實現(xiàn)。然而，根據(jù)ITRS路線圖，需要進(jìn)一步按比例縮小柵極以同時滿足將來的性能和功率要求。已經(jīng)很明顯，如果僅替換柵極絕緣層，而不同時改變電極材料，則不足以實現(xiàn)器件按比例縮小。
[0003]鎢是在電子領(lǐng)域中——具體地，在芯片技術(shù)中——具有多種用途的金屬化元素。此類用途的例子包括——但不限于——在前端和后端金屬化方案中使用鎢插塞(Plug)填充工藝填充接觸部(contact)和過孔，使用鎢作為互連材料，使用鎢作為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)柵極疊層的部件，以及使用鎢作為動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)柵極疊層的部件以及其它用途。
[0004]在DRAM應(yīng)用中，之前已采用傳統(tǒng)的鶴多娃結(jié)構(gòu)(tungsten polycide, WSix)柵極疊層來用于早期的DRAM代。然而，因為表面電阻太高，這些材料通常對于進(jìn)一步的柵極按比例縮小來說是不實用的。僅增加具有WSix的疊層結(jié)構(gòu)的厚度來降低表面電阻會導(dǎo)致其它問題，例如蝕刻截面輪廓(etch profile)、BPSG空隙形成、增加的寄生電容,等等。而且，隨著因按比例縮小導(dǎo)致的字線寬度減小，表面電阻迅速增大。
[0005]為了克服這些問題，已提出了需要阻擋層的鎢多晶金屬柵極結(jié)構(gòu)，例如，W/TiNx/多晶硅或W/TaNx/多晶硅。然而，當(dāng)將鎢沉積到TiN或TaN上時，經(jīng)常形成小晶粒、高電阻率的鎢。由于鎢中電子的晶界散射是限制電導(dǎo)率(即，增加的電阻率)的主要因素，因此通常需要較大的鎢晶粒尺寸?？墒褂迷阪u沉積和過孔多步驟沉積過程之前或期間的特殊處理來增大晶粒尺寸并降低電阻率。然而，這些過程會降低制造產(chǎn)量并增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個實施例，一種層疊結(jié)構(gòu)(layered structure)包括:娃層；覆蓋在所述娃層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁(TaAlN)或氮化鈦鋁(TiALN)構(gòu)成；以及沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。
[0007]在另一實施例中，一種半導(dǎo)體器件包括:半導(dǎo)體襯底；覆蓋在所述半導(dǎo)體襯底上的介電層；覆蓋在所述介電層上的硅層；沉積在所述硅層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。
[0008]在另一實施例中，一種半導(dǎo)體器件包括:半導(dǎo)體襯底；覆蓋在所述半導(dǎo)體襯底上的高k介電層，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料；覆蓋在所述高k介電層上的金屬層；覆蓋在所述金屬層上的硅層；沉積在所述硅層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。[0009]在另一實施例中，一種制造層疊結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:在下伏層(underlying layer)上沉積硅層；沉積氧阻擋層，所述氧阻擋層覆蓋在所述硅層上，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁(TaAlN)或氮化鈦鋁(TiALN)構(gòu)成；以及沉積鎢層，所述鎢層被沉積在所述氧阻擋層上。
[0010]在另一實施例中，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括:沉積介電層，所述介電層覆蓋在半導(dǎo)體襯底上；沉積硅層，所述硅層覆蓋在所述介電層上；在所述硅層上沉積氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及在所述氧阻擋層上沉積鎢層。
[0011]在另一實施例中，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括:沉積高k介電層，所述高k介電層覆蓋在半導(dǎo)體襯底上，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料；沉積金屬層，所述金屬層覆蓋在所述高k介電層上；沉積硅層，所述硅層覆蓋在所述金屬層上；沉積氧阻擋層，所述氧阻擋層被沉積在所述硅層上，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及沉積鎢層，所述鎢層被沉積在所述氧阻擋層上。
[0012]其它特征和優(yōu)點通過本公開的技術(shù)實現(xiàn)。本公開的其它實施例和方面在此進(jìn)行詳細(xì)描述并被視為所請求保護(hù)的公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點和特征，請參閱說明書和附圖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]被視為本發(fā)明的主題在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中具體指出并明確要求保護(hù)。通過結(jié)合附圖給出的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點將變得顯而易見，其中:
[0014]圖1示例出根據(jù)本公開的柵電極結(jié)構(gòu)的截面視圖。
[0015]圖2以圖表示例出根據(jù)本公開的各種柵電極和比較用柵電極的在雙向柵極偏置掃描(從-1.5V到+1.0V，然后返回到-1.5V)期間電容隨柵極偏置的變化。
[0016]圖3以圖表示例出根據(jù)本公開的各種柵電極以及比較用柵電極的在+IV柵極偏置下的面積比柵極泄漏電流(areal gate leakage current)隨電容等效厚度(CET)的變化。
【具體實施方式】
[0017]本文中披露了低電阻率金屬柵電極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括低電阻率鎢金屬層、氧阻擋層和硅層，其中氧阻擋層由TaAlN或TiAlN形成，并且被置于鎢金屬層與硅層之間。有利地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使在1000°C下執(zhí)行退火之后，本公開的柵電極結(jié)構(gòu)也是熱穩(wěn)定的。而且，鎢金屬層的表面電阻率在厚度約為125埃的情況下大約是11到15歐姆/平方，這比包括TiN或TaN (而非TaAlN或TiAlN)的類似柵電極結(jié)構(gòu)低了大于50%。
[0018]現(xiàn)在參考圖1，柵電極結(jié)構(gòu)10 —般包括半導(dǎo)體襯底12，在該襯底上制造柵電極結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底10可以是硅。然而，也可以是其它半導(dǎo)體材料，例如，鍺、硅鍺合金、硅碳合金、硅鍺碳合金、砷化鎵、砷化銦、磷化銦、II1-V化合物半導(dǎo)體材料、I1-VI化合物半導(dǎo)體材料、有機半導(dǎo)體材料以及其它化合物半導(dǎo)體材料。
[0019]柵電極結(jié)構(gòu)10可以進(jìn)一步包括氧化物層或氮氧化物層(未示出)，該層也稱為界面層，在該界面層上沉積介電層14。例如，形成氧化物層的工藝步驟可以包括濕法化學(xué)氧化。示例性濕法化學(xué)氧化工藝可以包括在65V下使用氫氧化銨、過氧化氫以及水的混合物(比例為1:1:5)處理經(jīng)清潔的半導(dǎo)體表面(例如，用氫氟酸處理過的半導(dǎo)體表面)?；蛘?，還可以通過在臭氧水溶液中處理最后用HF處理的(HF-1ast)半導(dǎo)體表面來形成氧化物層，其中
臭氧濃度通常-但不限于-從2百萬分率(ppm)到40ppm。由于該高k介電材料,氧化
物層有助于最小化半導(dǎo)體襯底層12中的遷移率劣化。在半導(dǎo)體襯底層為硅的情況下，氧化物層可以是氧化硅層。一般而言，氧化物層的厚度為5埃到15埃，但是本文中還預(yù)期更薄和更厚的厚度。本文中還預(yù)期其它形成界面氧化物層的方法以及其它界面層。
[0020]介電層14 一般包括介電金屬氧化物。在一個實施例中，介電層包括介電常數(shù)大于氧化硅的介電常數(shù)的高k介電材料。在一個實施例中，當(dāng)在真空中測定時，介電層的介電常數(shù)大于4.0，典型地大于10。此類介電常數(shù)大于4.0的介電材料的例子包括一但不限于——氮化硅、氧氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物和/或金屬硅酸鹽。在一個實施例中，介電層 14 包括 HfO2、ZrO2、A1203、TiO2、La203、SrTiO3> LaA103、Y2O3 或它們的多層疊層。在本發(fā)明的另一實施例中，介電層14為基于Hf的柵極介電層,其包括Hf02、娃酸鉿和氮氧化鉿硅，可選地包含其它金屬離子，例如Al、La、Dy、Sr或Ba。本文中還預(yù)期不具有高k介電層的結(jié)構(gòu)，而是例如包括諸如氧化硅(SiO2)的氧化物或諸如氧氮化硅(SiON)的氮氧化物。
[0021 ] 介電層可以通過本領(lǐng)域中公知的方法形成,其中包括例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、分子束沉積(MBD)、脈沖激光沉積(PLD)、液態(tài)源霧化化學(xué)沉積(LSMCD)Ji射沉積等。
[0022]所沉積的高k柵極介電層14的厚度可以依賴于所采用的介電材料以及用于形成柵極介電層的工藝而變化。一般而言，所沉積的高k柵極介電層14的厚度為從5埃到200埃，其中從10埃到100埃的厚度更為典型。如果柵極介電層14為二氧化硅或氧氮化硅，則柵極介電層的厚度將包括相對較薄的界面氧化物層的厚度。
[0023]然后在介電層14上沉積可選的薄金屬層16，該薄金屬層16可選地包含氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)。層16典型地具有小于或等于100埃的層厚度。層16可以通過化學(xué)氣相沉積工藝形成，例如通過原子層沉積或者通過其它任何沉積工藝形成。
[0024]沉積薄金屬層16之后，沉積硅層18。該硅層可以是無定形硅(a-多晶硅)或者可以是多晶硅(多晶硅)，并且可以通過化學(xué)氣相沉積工藝或其它適當(dāng)?shù)墓に嚦练e。硅層典型地具有約30埃到約1000埃的厚度。
[0025]然后可以對硅層的表面進(jìn)行清潔處理以去除可能已在硅層上形成的任何氧化物層。例如，可以對硅層進(jìn)行氬濺射處理持續(xù)足以去除約10埃的硅層的時間段，但是也可以去除更多或更少量的硅層。或者，可以對硅層執(zhí)行濕法化學(xué)清洗處理，可選地包括使用氫氟酸。
[0026]然后在硅層18上沉積氧阻擋層20。氧阻擋層是選自氮化鈦鋁(TiAlN)和氮化鉭鋁(TaAlN)的材料，該層一般通過物理氣相沉積、濺射、熱化學(xué)氣相沉積或等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝進(jìn)行沉積。基于全量組成，鋁含量的范圍典型地從約5到約40原子％。合適的氮含量典型地可以在約10到50原子％之間。
[0027]可選地，可以對氧阻擋層進(jìn)行空氣暴露或任何其它氧化處理以引入某些應(yīng)用所需的氧原子。氧阻擋層20的厚度典型地為10埃到500埃，在其它實施例中，厚度為從25埃到200埃。[0028]可以在氧阻擋層20上沉積鎢層22。氧阻擋層20允許形成比例如在TiN或TaN層上大得多的鎢晶粒。結(jié)果，可預(yù)期導(dǎo)致較低的表面電阻的較低晶界散射。
[0029]鎢層還可以可選地含有更少量的其它元素，緊接在鎢沉積之后含有其它元素或者在器件制造之后含有其它元素，其中諸如氮、氧、鈦或鉭的其它元素的量或任何其它元素的量優(yōu)選地低于約10原子百分比。鎢層可以具有任何厚度。對于多數(shù)應(yīng)用，應(yīng)測定約10到1000埃，優(yōu)選地約50到500埃的厚度。
[0030]可以在鎢層22上沉積可選的覆蓋層(capping layer) 24。覆蓋層可以由任何材料制成。對于許多應(yīng)用，可選的覆蓋層優(yōu)選地包含絕緣化合物，例如氮化硅(Si3N4)、氧化鋁或氧化鉿，對于該化合物，測定厚度為約10到500埃。覆蓋層可以通過沉積工藝形成，該沉積工藝為例如原子層沉積、PECVD (等離子體增強CVD)、MOCVD (金屬有機CVD)、MLD (分子層沉積)、RTCVD (快速熱CVD)、ALD、濺射或任何其它沉積法?；瘜W(xué)氣相沉積工藝通常在高溫下執(zhí)行。例如，氮化硅膜的RTCVD通?？梢栽诟哂?00°C的溫度下執(zhí)行。諸如濺射的物理沉積工藝通常在較低的溫度下執(zhí)行，例如在室溫下執(zhí)行。
[0031]可以對器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行一種或多種退火處理。例如，一種典型的退火是將襯底暴露在高于約600°C到約1100°C的溫度下持續(xù)短于I分鐘，典型地短于10秒的時間。另一典型的退火是在諸如形成氣體(forming gas)的氫氣氛中,將襯底暴露在約300°C到約600°C的溫度下持續(xù)更長的時間。再一種典型的退火是將襯底暴露在高于約1000°C到約1400°C的溫度下持續(xù)短于20毫秒的時間。
[0032]下面的實例僅為了示例的目的而給出，并非旨在限制本公開的范圍。
[0033]實例
[0034]在這些實例中，在硅半導(dǎo)體襯底上制造多種比較用鎢金屬柵電極和根據(jù)本公開的鎢金屬柵電極并測量鎢表面電阻率。柵電極的結(jié)構(gòu)一般包括鎢金屬層、氧阻擋層和硅層，如在表I中提供的。
[0035]襯底表面首先被化學(xué)處理以通過化學(xué)氧化形成界面層，然后在NH3氛圍中執(zhí)行退火，然后沉積厚度為22埃的HFO2,接著沉積厚度為約4埃的鑭。然后將厚度介于30和40埃之間的TiN層沉積在HFO2層上。之后通過快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)將硅層(例如，無定形娃(a_Si )或多晶娃(多晶Si ))沉積在聞k介電層上。接著處理所沉積的娃表面，其中在所指出的地方，執(zhí)行氬氣濺射處理(50W、360秒)。然后如所指示的，沉積氧阻擋層、鎢金屬層和覆蓋層。然后進(jìn)一步處理電極結(jié)構(gòu)以形成金屬氧化物半導(dǎo)體電容器(M0SCAPS)，其中包括在1000°C下退火5秒，然后暴露到475°C的形成氣體氣氛持續(xù)30分鐘。在沉積鎢金屬層之后；隨后在用Si3N4層覆蓋之后，以及在退火之后，測量表面電阻(Rs)。下面的表I中描述了樣品。實例I到5是比較實例。在下面的表2中提供了結(jié)果。
[0036]表I
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種層疊結(jié)構(gòu)，包括: 娃層; 覆蓋在所述硅層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁(TaAlN)或氮化鈦鋁(TiALN)構(gòu)成；以及 沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，還包括: 位于所述硅層下面的金屬層；以及 位于所述金屬層下面的高k介電層，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層包含氮化鈦(TiN)和氮化鉭(TaN)中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求2 的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述高k介電層為基于Hf的電介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述氧阻擋層允許所述鎢層形成大晶粒并獲得低電阻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述硅層包含多晶硅或無定形多晶硅中的至少一者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述氧阻擋層的鋁含量足以允許所述鎢層形成大晶粒并獲得低電阻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述氧阻擋層經(jīng)受表面氧化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述硅層的厚度為100到1000埃，所述氧阻擋層的厚度為25到200埃，并且所述鎢層的厚度為50到500埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，還包括覆蓋在所述鎢層上的覆蓋層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的層疊結(jié)構(gòu)，其中所述鎢層包含氮化鎢。
12.—種半導(dǎo)體器件，包括: 半導(dǎo)體襯底； 覆蓋在所述半導(dǎo)體襯底上的介電層； 覆蓋在所述介電層上的硅層； 沉積在所述硅層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及 沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體襯底包含硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，還包括覆蓋在所述鎢層上的覆蓋層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中所述覆蓋層為氮化硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述鎢層包含氮化鎢。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述介電層包含氧化硅和氧氮化硅中的至少一者O
18.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述硅層包含多晶硅或無定形多晶硅。
19.一種半導(dǎo)體器件，包括: 半導(dǎo)體襯底；覆蓋在所述半導(dǎo)體襯底上的高k介電層，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料； 覆蓋在所述高k介電層上的金屬層； 覆蓋在所述金屬層上的硅層； 沉積在所述硅層上的氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及 沉積在所述氧阻擋層上的鎢層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，還包括: 沉積在所述鎢層上的覆蓋層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的器件，其中所述覆蓋層為氮化硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，還包括: 被設(shè)置在所述襯底與所述高k介電層之間的界面層。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中所述氧阻擋層的鋁含量足以允許所述鎢層形成大晶粒并獲得低電阻率。
24.根據(jù)權(quán)利要求19的器件，其中所述硅層的厚度為100到1000埃，所述氧阻擋層的厚度為25到200埃，并且所述鎢層的厚度為50到500埃。
25.—種制造層疊結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: 在下伏層上沉積硅層； 沉積氧阻擋層，所述氧阻擋層覆蓋在所述硅層上，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁(TaAlN)或氮化鈦鋁(TiALN)構(gòu)成；以及 沉積鎢層，所述鎢層被沉積在所述氧阻擋層上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，還包括: 沉積金屬層，所述金屬層位于所述硅層下面；以及 沉積高k介電層，所述高k介電層位于所述金屬層下面，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述金屬層包含氮化鈦(TiN)和氮化鉭(TaN)中的至少一者。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述高k介電層為基于Hf的電介質(zhì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述硅層包含多晶硅或無定形多晶硅中的至少一者。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述氧阻擋層的鋁含量足以允許所述鎢層形成大晶粒并獲得低電阻率。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述氧阻擋層經(jīng)受表面氧化。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述硅層的厚度為100到1000埃，所述氧阻擋層的厚度為25到200埃，并且所述鎢層的厚度為50到500埃。
33.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，還包括沉積覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋在所述鎢層上。
34.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述鎢層包含氮化鎢。
35.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括在高于600°C的溫度下對所述層疊結(jié)構(gòu)執(zhí)行退火，其中所述鎢層的電阻率與退火之前所述鎢金屬層的電阻率相比保持基本相同。
36.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 沉積介電層，所述介電層覆蓋在半導(dǎo)體襯底上； 沉積硅層，所述硅層覆蓋在所述介電層上； 在所述硅層上沉積氧阻擋層，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及 在所述氧阻擋層上沉積鎢層。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底包含硅。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，還包括沉積覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋在所述鎢層上。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中所述覆蓋層為氮化硅。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中所述鎢層包含氮化鎢。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的方法,其中所述介電層包含氧化娃和氧氮化娃中的至少一者。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中所述硅層包含多晶硅或無定形多晶硅。
43.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，還包括在高于600°C的溫度下對所述器件執(zhí)行退火，其中所述鎢層的電阻率與退火之前所述鎢金屬層的電阻率相比保持基本相同。
44.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 沉積高k介電層，所述高k介電層覆蓋在半導(dǎo)體襯底上，其中所述高k介電層包含介電常數(shù)大于4.0的材料； 沉積金屬層，所述金屬層覆蓋在所述高k介電層上； 沉積硅層，所述硅層覆蓋在所述金屬層上； 沉積氧阻擋層，所述氧阻擋層被沉積在所述硅層上，其中所述氧阻擋層基本上由氮化鉭鋁或氮化鈦鋁構(gòu)成；以及 沉積鎢層，所述鎢層被沉積在所述氧阻擋層上。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，還包括: 在所述鎢層上沉積覆蓋層。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中所述覆蓋層為氮化硅。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，還包括: 將界面層沉積在所述半導(dǎo)體襯底與所述高k介電層之間。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，還包括在高于600°C的溫度下對所述器件執(zhí)行退火，其中所述鎢層的電阻率與退火之前所述鎢金屬層的電阻率相比保持基本相同。
49.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中所述硅層的厚度為100到1000埃，所述氧阻擋層的厚度為25到200埃，并且所述鎢層的厚度為50到500埃。
【文檔編號】H01L29/423GK103579319SQ201310298503
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】M·M·弗蘭克, V·納拉亞南 申請人:國際商業(yè)機器公司