一種半導體器件的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件的制造方法。
【背景技術】
[0002] 在半導體技術領域中，在20nm及以下技術節(jié)點中，出于間隙填充和器件性能的 考慮，半導體器件中的柵極的材料將由鎢（W)取代鋁（A1)。鎢柵極CMP被用于形成金屬 柵極結構。隨著關鍵尺寸的縮小，在采用自對準工藝形成接觸孔（CT)時，如果發(fā)生誤對準 (mis-alignment)，將導致接觸孔與鶴柵極發(fā)生橋接的可能性增大。為避免上述問題，通常 在通過CMP形成鎢柵極的步驟之后，對鎢柵極進行回刻蝕（etch back)工藝，然后沉積氮化 硅薄膜并對氮化硅（SiN)薄膜進行CMP以形成氮化硅蓋帽層。然而，由于鎢金屬與氮化硅 之間的粘著力（adhesion force)比較小，在對氮化娃（SiN)薄膜進行CMP的過程中，很容易 發(fā)生氮化娃（SiN)薄膜(氮化娃蓋帽層）的剝離（delamination)。
[0003] 如圖IA至IE所示，現(xiàn)有技術中的上述半導體器件的制造方法，主要包括如下步 驟：
[0004] 步驟El :提供包括偽柵極的前端器件100,去除偽柵極，在偽柵極原來的位置沉積 功函數(shù)金屬層（圖中未示出）以及位于其上的鎢薄膜；然后，對鎢薄膜進行CMP (化學機械拋 光）以形成鎢柵極101。經(jīng)過步驟E1，形成的圖形如圖IA所示。
[0005] 其中，偽柵極的材料可以為多晶硅或其他合適的材料。前端器件100通?？梢园?括半導體襯底以及位于半導體襯底上的偽柵極介電層、偽柵極、柵極側壁、層間介電層等， 在此并不進行限定。
[0006] 步驟E2 :通過回刻蝕（etch back)工藝去除一定厚度的鶴柵極101，如圖IB所示。
[0007] 經(jīng)過步驟E2,鎢柵極被去除200A-400A。
[0008] 步驟E3 :在鎢柵極101之上沉積氮化硅薄膜1020,如圖IC所示。
[0009] 步驟E4 :對氮化硅薄膜1020進行CMP，去除過量的氮化硅，以形成覆蓋鎢柵極101 的氮化硅蓋帽層102,如圖ID所示。
[0010] 其中，圖ID所示的結構是半導體器件的制程中希望得到的結構。
[0011] 然而，由于鎢金屬（即，鎢柵極101)與氮化硅（即，氮化硅薄膜1020)之間的粘著力 (adhesion force)比較小，在對氮化娃（SiN)薄膜1020進行CMP的過程中，很容易發(fā)生氮 化石圭（SiN)薄膜1020的剝離（delamination)現(xiàn)象，從而形成圖IE所示的結構，導致半導體 器件的良率下降。
[0012] 在現(xiàn)有技術中，人們曾經(jīng)嘗試在鎢柵極與氮化硅層之間沉積粘結層（glue layer)，然而，粘結層往往導致在自對準接觸孔形成的過程中發(fā)生側墻（sidewall)橋接問 題，也會在很大程度上影響半導體器件的良率。
[0013] 可見，為解決現(xiàn)有技術中的上述問題，有必要提出一種新的半導體器件的制造方 法。

【發(fā)明內容】

[0014] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種半導體器件的制造方法，以防止鎢柵極與 氮化硅蓋帽層剝離，提高半導體器件的良率。
[0015] 本發(fā)明實施例提供一種半導體器件的制造方法，所述方法包括：
[0016] 步驟SlOl :提供包括偽柵極的前端器件，去除所述偽柵極，在所述偽柵極原來的 位置形成包括鎢柵極的柵極結構；
[0017] 步驟S102 :對所述鎢柵極進行回刻蝕，以去除一定厚度的所述鎢柵極；
[0018] 步驟S103 :在所述鎢柵極的上方形成至少一層鎢-氮化鎢疊層結構；
[0019] 步驟S104 :在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上形成氮化硅蓋帽層。
[0020] 可選地，所述步驟S103包括：
[0021] 步驟S1031 :在所述鎢柵極的上方形成含硼犧牲層；
[0022] 步驟S1032 :將所述含硼犧牲層暴露于含鎢前驅氣體中以在所述鎢柵極的上方形 成鎢金屬層；
[0023] 步驟S1033 :將所述鶴金屬層暴露于含氮氣體中以將所述鶴金屬層的一部分氮 化，從而形成鎢-氮化鎢疊層結構。
[0024] 可選地，在所述步驟S1031中，形成所述含硼犧牲層的方法包括：沉積含硼氣體， 以在所述鎢柵極的上方形成所述含硼犧牲層。
[0025] 可選地，在所述步驟S1031中，所述含硼氣體包括B2H6。
[0026] 可選地，在所述步驟S1031中，所述含硼犧牲層的厚度為3-2〇Αα
[0027] 可選地，在所述步驟S1031中，在形成所述含硼犧牲層時所采用的反應溫度為 200-400。。。
[0028] 可選地，在所述步驟S1032中，所述含鎢前驅氣體包括WF6、WCl6和W(CO) 6中的一 種或其中至少兩種的組合。
[0029] 可選地，在所述步驟S1033中，所述含氮氣體包括N2、NH3、NF 3和N2H6中的一種或其 中至少兩種的組合。
[0030] 可選地，在所述步驟S103中，在步驟S1033之后還包括步驟S1034 :重復步驟 S1031至步驟S1033至少一次，以形成多層層疊的鎢-氮化鎢疊層結構。
[0031] 可選地，在所述步驟SlOl中，所述柵極結構包括所述鎢柵極和位于所述鎢柵極下 方的功函數(shù)金屬層。
[0032] 可選地，所述步驟SlOl包括：
[0033] 步驟SlOll :提供包括偽柵極的前端器件，去除所述偽柵極；
[0034] 步驟S1012 :在所述偽柵極原來的位置形成功函數(shù)金屬層以及位于所述功函數(shù)金 屬層之上的鎢薄膜；
[0035] 步驟S1013 :對所述鎢薄膜進行CMP以形成所述鎢柵極。
[0036] 可選地，在所述步驟S1012中，形成所述鎢薄膜的方法包括CVD。
[0037] 可選地，在所述步驟SlOl中，所述功函數(shù)金屬層的材料選自TiN、TaAl、TiN、AlCo 和TiAlN中的至少一種。
[0038] 可選地，在所述步驟S103中，所述鎢柵極被去除的厚度為200A-400A。
[0039] 可選地，所述步驟S104包括：
[0040] 步驟S1041 :在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上沉積氮化硅薄膜；
[0041] 步驟S1042 :對所述氮化硅薄膜進行CMP，以形成覆蓋所述鎢柵極的氮化硅蓋帽 層。
[0042] 本發(fā)明的半導體器件的制造方法，通過在對鎢柵極進行回刻蝕的步驟與在鎢柵極 的上方形成氮化硅蓋帽層的步驟之間增加在鎢柵極的上方形成至少一層鎢-氮化鎢疊層 結構的步驟，可以提高鎢柵極與氮化硅蓋帽層之間的粘著力，避免發(fā)生氮化硅蓋帽層剝離 現(xiàn)象，從而可以提高半導體器件的良率。
【附圖說明】
[0043] 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) 明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0044] 附圖中：
[0045] 圖IA至IE為現(xiàn)有技術中的一種半導體器件的制造方法的相關步驟形成的結構的 示意性剖面圖；
[0046] 圖2A至2E為本發(fā)明實施例的一種半導體器件的制造方法的關鍵步驟形成的結構 的示意性剖面圖；
[0047] 圖3為本發(fā)明實施例提出的一種半導體器件的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0048] 在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進 行描述。
[0049] 應當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的 實施例。相反地，提供這些實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 本領域技術人員。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 相同附圖標記表示相同的元件。
[0050] 應當明白，當元件或層被稱為"在...上"、"與...相鄰"、"連接到"或"耦合到"其 它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層， 或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為"直接在...上"、"與...直接相鄰"、 "直接連接到"或"直接耦合到"其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，盡管 可使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、 層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部 分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導之下，下面討論的第一元 件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0051] 空間關系術語例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與 其它元件或特征的關系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關系術語意圖還包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉，然后，描述為"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征將取向為在其它元件或特征"上"。因此，示例性 術語"在...下面"和"在...下"可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向（旋轉90 度或其它取向）并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。
[0052] 在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使 用時，單數(shù)形式的"一"、"一個"和"所述/該"也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。還應明白術語"組成"和/或"包括"，當在該說明書中使用時，確定所述特征、 整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操 作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語"和/或"包括相關所列項目的任 何及所有組合。
[0053] 這里參考作為本發(fā)明的理想實施例（和中間結構）的示意圖的橫截面圖來描述發(fā) 明的實施例。這樣，可以預期由于例如制造技術和/或容差導致的從所示形狀的變化。因 此，本發(fā)明的實施例不應當局限于在此所示的區(qū)的特定形狀，而是包括由于例如制造導致 的形狀偏差。例如，顯示為矩形的注入?yún)^(qū)在其邊緣通常具有圓的或彎曲特征和/或注入濃 度梯度，而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元改變。同樣，通過注入形成的埋藏區(qū)可導致該埋 藏區(qū)和注入進行時所經(jīng)過的表面之間的區(qū)中的一些注入。因此，圖中顯示的區(qū)實質上是示 意性的，它們的形狀并不意圖顯示器件的區(qū)的實際形狀且并不意圖限定本發(fā)明的范圍。 [0054] 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便 闡釋本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本 發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0055] 下面，參照圖2A至2E和圖3來描述本發(fā)明提出的半導體器件的制造方法一個示 例性方法的詳細步驟。其中，圖2A至2E為本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法的關鍵 步驟形成的結構的示意性剖面圖；圖3為本發(fā)