明實施例提出的一種半導體器件的制造方法 的流程圖。
[0056] 本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法，包括如下步驟：
[0057] 步驟Al :提供包括偽柵極的前端器件100,去除所述偽柵極，在所述偽柵極原來的 位置沉積功函數(shù)金屬層（圖中未示出）以及位于功函數(shù)金屬層之上的鎢薄膜。
[0058] 其中，沉積鎢薄膜的方法，可以為化學氣相沉積法。
[0059] 步驟A2 :對所述鎢薄膜進行CMP (化學機械拋光）以形成鎢柵極101。
[0060] 經(jīng)過步驟Al至A2，形成的圖形如圖2A所示。
[0061] 示例性地，偽柵極的材料為多晶硅或其他合適的材料。功函數(shù)金屬層的材料選自 TiN、TaAl、TiN、AlCo、TiAlN中的至少一種。前端器件100通?？梢园ò雽w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(cè)壁、層間介電層等組件，各個組件可以采 用現(xiàn)有技術中的各種可行的結構，在此并不進行限定。
[0062] 步驟A3 :對鎢柵極101進行回刻蝕（etch back)，以去除一定厚度的鎢柵極101，如 圖2B所示。
[0063] 可選地，經(jīng)過步驟A3,鎢柵極被去除的厚度(高度）為200A-400A。
[0064] 步驟A4 :在鶴柵極101的上方形成含硼犧牲層（boron-containing sacrificial layer)。
[0065] 示例性地，在鎢柵極101上形成含硼犧牲層的方法為：沉積含硼氣體，以在鎢柵極 (指經(jīng)過回刻蝕的鎢柵極）101的上方形成含硼犧牲層。
[0066] 其中，該含硼氣體可以為乙硼烷（B2H6)或其他具有類似特性的合適氣體。示例性 地，含硼犧牲層的厚度為3-20A;在形成含硼犧牲層時，所采用的反應溫度為200-40(TC。 [0067] 在本實施例中，形成含硼犧牲層主要用于形成還原環(huán)境，從而可以從含鎢氣體中 還原出鎢以在鎢柵極101上形成新的鎢金屬層。通過該方法形成的鎢（即，鎢金屬層)，在微 觀結構上與通過傳統(tǒng)方法(例如CVD法）形成的鎢柵極101有所不同，其更易于與N2、NH3、 NF3以及N2H6等反應形成氮化鎢。
[0068] 步驟A5 :將含硼犧牲層暴露于含鶴前驅(qū)氣體（tungsten containing precursor) 中以在鎢柵極101的上方形成鎢金屬層。
[0069] 在本實施例中，該含鶴前驅(qū)氣體（tungsten containing precursor)可以為WF6、 WC16、W (CO)6中的任何一種或其中至少兩種的組合。
[0070] 由于含硼犧牲層具有還原性（即，形成還原環(huán)境)，可以與含鎢前驅(qū)氣體（tungsten containing precursor)發(fā)生反應，從含鶴前驅(qū)氣體中還原出鶴，從而在鶴柵極101上方形 成新的鎢金屬層。并且，該鎢金屬層在微觀結構上與鎢柵極101不同，更易于與N2、NH3、NF 3以及N2H6等氣體發(fā)生反應從而形成氮化鎢。
[0071] 步驟A6 :將鶴金屬層暴露于含氮氣體（nitriding agent)中，以將鶴金屬層的一 部分氮化，從而形成鎢-氮化鎢（W-WN)疊層結構1011。
[0072] 示例性地，該含氮氣體（nitriding agent)可以為N2、NH3、NF3和N2H 6中的任何一 種或其中至少兩種的組合。
[0073] 由于鎢金屬層在微觀結構上與鎢柵極101不同，更易于與N2、NH3、NF 3以及N2H6等 氣體發(fā)生反應從而形成氮化鎢，因此通過形成鎢金屬層，并對鎢金屬層的一部分進行氮化， 可以更好地形成鶴-氮化鶴疊層結構（bilayer of W-WN)。
[0074] 經(jīng)過步驟A4至A6,形成的結構如圖2C所示。
[0075] 在本實施例中，形成的疊層結構1011僅位于鎢柵極101之上，并不會形成于柵極 側(cè)壁的內(nèi)壁上，如圖2C所示。
[0076] 步驟A7 :在鎢-氮化鎢疊層結構1011之上沉積氮化硅薄膜1020,如圖2D所示。
[0077] 步驟A8 :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2E所示。
[0078] 其中，由于鎢柵極101與氮化硅蓋帽層102之間具有鎢-氮化鎢疊層結構1011， 而鎢-氮化鎢疊層結構1011與鎢柵極101以及氮化硅蓋帽層102之間的粘著力（adhesion force)均比較大(具體地，大于鎢柵極101與氮化硅蓋帽層102之間直接接觸的粘結力），因 此，在對氮化硅（SiN)薄膜1020進行CMP的過程中，可以避免發(fā)生氮化硅（SiN)薄膜1020 的剝離（delamination)現(xiàn)象，從而保證了半導體器件的良率。
[0079] 在本實施例中，在步驟A6與步驟A7之間，還可以包括步驟A67 :重復步驟A4至步 驟A6至少一次，以形成多層(至少兩層）層疊的鎢-氮化鎢疊層結構，從而進一步提高對下 方的鎢柵極101以及上方的氮化硅蓋帽層102的粘結力。
[0080] 至此，完成了本發(fā)明實施例的一種半導體器件的制造方法的關鍵步驟的介紹。在 步驟A8之后，還可以包括現(xiàn)有技術中的其他步驟以最終完成半導體器件的制造，此處不再 贅述。
[0081] 本發(fā)明實施例的半導體器件的制造方法，通過在對鎢柵極101進行回刻蝕的步驟 之后、在鎢柵極101上方形成氮化硅蓋帽層102的步驟之前增加在鎢柵極101上形成至少 一層鎢-氮化鎢疊層結構的步驟，可以提高鎢柵極101與氮化硅蓋帽層102之間的粘著力， 避免發(fā)生氮化硅蓋帽層102剝離現(xiàn)象，從而可以提高制得的半導體器件的良率。
[0082] 參照圖3,其中示出了本發(fā)明提出的半導體器件的制造方法中的一種典型方法的 流程圖，用于簡要示出整個制造工藝的流程。
[0083] 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；
[0084] 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；
[0085] 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；
[0086] 步驟S104 :在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上形成氮化硅蓋帽層。
[0087] 本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于 舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人 員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的 變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由 附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【主權項】
1. 一種半導體器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟S101 :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； 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； 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； 步驟S104 :在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上形成氮化硅蓋帽層。2. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述步驟S103包括： 步驟S1031 :在所述鎢柵極的上方形成含硼犧牲層； 步驟S1032 :將所述含硼犧牲層暴露于含鎢前驅(qū)氣體中以在所述鎢柵極的上方形成鎢 金屬層； 步驟S1033 :將所述鎢金屬層暴露于含氮氣體中以將所述鎢金屬層的一部分氮化，從 而形成鎢-氮化鎢疊層結構。3. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，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。4. 如權利要求3所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S1031中，所 述含硼氣體包括B2H6。5. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S1031中，所 述含硼犧牲層的厚度為3 -20A。6. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，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°C。7. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S1032中，所 述含鎢前驅(qū)氣體包括WF6、WC16和W(C0)6中的一種或其中至少兩種的組合。8. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S1033中，所 述含氮氣體包括N2、NH3、NF3和N2H6中的一種或其中至少兩種的組合。9. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S103中，在所 述步驟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。10. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S101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。11. 如權利要求10所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述步驟S101包括： 步驟S1011 :提供包括偽柵極的前端器件，去除所述偽柵極； 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； 步驟S1013 :對所述鎢薄膜進行CMP以形成所述鎢柵極。12. 如權利要求11所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S1012中， 形成所述鎢薄膜的方法包括CVD。13. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S101中，所 述功函數(shù)金屬層的材料選自TiN、TaAl、TiN、AlCo和TiAIN中的至少一種。14.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述步驟S103中，所 述鎢柵極被去除的厚度為200A-4001。15.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述步驟S104包括： 步驟S1041 :在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上沉積氮化硅薄膜； 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。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導體器件的制造方法，涉及半導體技術領域。該方法包括：步驟S101：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；步驟S102：對所述鎢柵極進行回刻蝕；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；步驟S104：在所述鎢-氮化鎢疊層結構之上形成氮化硅蓋帽層。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。
【IPC分類】H01L21/28
【公開號】CN105097461
【申請?zhí)枴緾N201410160807
【發(fā)明人】蔣莉
【申請人】中芯國際集成電路制造(北京)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年4月21日
【公告號】US20150303279