一种半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制作方法，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介电层上形成覆盖层或功函数金属层；对所述覆盖层或功函数金属层执行离子注入；在所述覆盖层或功函数金属层上形成金属栅极。根据本发明专利技术提供的半导体器件的制作方法，通过在形成覆盖层或功函数金属层之后执行离子注入，以避免后续形成的金属栅极中的金属原子发生扩散，从而提高了半导体器件的有效功函数，进而提高半导体器件的性能与可靠性。

A Semiconductor Device and Its Fabrication Method

The invention provides a semiconductor device and a manufacturing method thereof, which includes: providing a semiconductor substrate; forming a high-k dielectric layer on the semiconductor substrate; forming a cover layer or a work function metal layer on the high-k dielectric layer; performing ion implantation on the cover layer or the work function metal layer; and forming a metal gate on the cover layer or the work function metal layer. According to the fabrication method of the semiconductor device provided by the present invention, ion implantation is performed after forming the metal layer of the covering layer or work function to avoid the metal atom diffusion in the subsequent formed metal gate, thereby improving the effective work function of the semiconductor device, thereby improving the performance and reliability of the semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及其制作方法。
技术介绍
集成电路(IC)尤其是超大规模集成电路中的主要器件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS)，随着半导体集成电路工业技术日益的成熟，超大规模的集成电路的迅速发展，具有更高性能和更强功能的集成电路要求更大的元件密度，而且各个部件、元件之间或各个元件自身的尺寸、大小和空间也需要进一步缩小。对于具有更先进的技术节点的CMOS而言，后高k/后金属栅极(high-kandmetalgatelast)技术已经广泛地应用于CMOS器件中，以避免高温处理工艺对器件的损伤。在目前的后高k/后金属栅极技术中，包括形成界面层(IL)和高k(HK)介电层，接着在高k介电层上沉积形成功函数金属层(WF)和金属栅极(MG)。然而，在现有的后高k介电层/后金属栅极工艺中，金属栅极的材料通常为铝，因此易发生铝原子扩散，铝原子扩散到功函数金属层甚至高k介电层，降低了器件的有效功函数(eWF)，进而影响器件的性能以及可靠性，因此，防止金属栅极的原子扩散，是提高半导体器件性能的关键。因此，有必要提出一种新的半导体器件的制作方法，以解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，包括以下步骤：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介电层上形成覆盖层或功函数金属层；对所述覆盖层或功函数金属层执行离子注入；在所述覆盖层或功函数金属层上形成金属栅极。进一步，所述离子注入注入的离子包括氮或氧。进一步，所述离子注入的源气体包括N2、N2O或NO，注入的能量为1keV-100keV，注入的剂量为1E11atom/cm2-1E15atom/cm2。进一步，所述金属栅极的材料包括铝。进一步，所述覆盖层或功函数金属层的材料包括TiN。本专利技术还包括一种半导体器件，包括：半导体衬底；所述半导体衬底上形成有高k介电层；所述高k介电层上形成有覆盖层或功函数金属层，所述覆盖层或功函数金属层中掺杂有掺杂离子；所述覆盖层或功函数金属层上形成有金属栅极。进一步，所述掺杂离子包括氮或氧。进一步，所述金属栅极的材料包括铝。进一步，所述覆盖层或功函数金属层的材料包括TiN。根据本专利技术提供的半导体器件的制作方法，通过在形成覆盖层或功函数金属层之后执行离子注入，以避免后续形成的金属栅极中的金属原子发生扩散，从而提高了半导体器件的有效功函数，进而提高半导体器件的性能与可靠性。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。附图中：图1A-1E是根据本专利技术的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图；图2是根据本专利技术的半导体器件的制作方法的示意性流程图；具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。对于具有更先进的技术节点的CMOS而言，后高k/后金属栅极(high-kandmetalgatelast)技术已经广泛地应用于CMOS器件中，以避免高温处理工艺对器件的损伤。在目前的后高k/后金属栅极技术中，包括形成界面层(IL)和高k(HK)介电层，接着在高k介电层上沉积形成功函数金属层(WF)和金属栅极(MG)。然而，在现有的后高k介电层/后金属栅极工艺中，金属栅极的材料通常为铝，因此易发生铝原子扩散，铝原子扩散到功函数金属层甚至高k介电层，降低了器件的有效功函数(eWF)，进而影响器件的性能以及可靠性，因此，防止金属栅极的原子扩散，是提高半导体器件性能的关键。因此，有必要提出一种新的半导体器件的制作方法，以解决上述问题。针对上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，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介电层上形成覆盖层或功函数金属层；对所述覆盖层或功函数金属层执行离子注入；在所述覆盖层或功函数金属层上形成金属栅极。其中，所述离子注入注入的离子包括氮或氧；所述离子注入的源气体包括N2、N2O或NO，注入的能量为1keV-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：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介电层上形成覆盖层或功函数金属层；对所述覆盖层或功函数金属层执行离子注入；在所述覆盖层或功函数金属层上形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：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介电层上形成覆盖层或功函数金属层；对所述覆盖层或功函数金属层执行离子注入；在所述覆盖层或功函数金属层上形成金属栅极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入注入的离子包括氮或氧。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的源气体包括N2、N2O或NO，注入的能量为1keV-100keV，注入的剂量为1E11atom/cm2-1E15atom/cm2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂火金，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31