[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

具有高介电常数的栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上的第一阻挡层；以及

在所述第一阻挡层上的由铝合金层构成的铝合金栅极。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述第一阻挡层上的功函数金属层，其中所述铝合金栅极在所述功函数金属层上。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，还包括在所述功函数金属层上的第二阻挡层，其中所述铝合金栅极在所述第二阻挡层上。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述功函数金属层是厚度为40埃到120埃的TiAl合金层，所述第二阻挡层是厚度为10埃到50埃的TiN阻挡层。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述栅极绝缘层是厚度为10埃到30埃的铪氧化物层。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一阻挡层包括层叠的厚度为10埃到50埃的TiN层和厚度为5埃到15埃的TaN层。

7.根据权利要求1-6中的任意一项所述的半导体器件，其中所述铝合金层是铝钛合金层。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中从所述栅极绝缘层的顶面到所述铝合金栅极的顶面的高度为300埃到400埃。

9.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述铝钛合金层的厚度为250埃到300埃。

10.一种制造半导体器件的方法，包括：

在衬底上形成层间电介质层以及嵌在所述层间电介质层中的伪栅极；

去除所述伪栅极，从而在所述层间电介质层中形成凹槽；

沉积具有高介电常数的栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上沉积第一阻挡层；

在所述第一阻挡层上沉积金属层；

在所述金属层上沉积铝层；

进行退火，以便至少使所述金属层的上部与所述铝层的下部形成铝合金；以及

进行化学机械抛光直到露出在所述凹槽之外的所述层间电介质层以及铝合金。

11.根据权利要求10所述的方法，在所述沉积第一阻挡层的步骤之后且在所述沉积金属层的步骤之前还包括以下步骤：

在所述第一阻挡层上沉积功函数金属层。

12.根据权利要求11所述的方法，在所述沉积功函数金属层的步骤之后且在所述沉积金属层的步骤之前还包括以下步骤：

在所述功函数金属层上沉积第二阻挡层。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述沉积功函数金属层的步骤包括沉积厚度为40埃到120埃的TiAl合金层，所述沉积第二阻挡层的步骤包括沉积厚度为10埃到50埃的TiN阻挡层。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述沉积栅极绝缘层的步骤包括沉积厚度为10埃到30埃的铪氧化物层。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述沉积第一阻挡层的步骤包括依次沉积厚度为10埃到50埃的TiN层和厚度为5埃到15埃的TaN层。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述沉积铝层的步骤包括通过物理气相沉积在380℃到460℃的温度下沉积所述铝层。

17.根据权利要求10所述的方法，其中所述退火步骤在300℃到460℃的温度下进行。

18.根据权利要求10-17中的任意一项所述的方法，其中所述沉积金属层的步骤包括沉积钛层作为所述金属层，而所述退火形成的铝合金为铝钛合金。

19.根据权利要求18所述的方法，其中通过物理气相沉积来沉积所述金属层。

20.根据权利要求18所述的方法，其中在化学机械抛光之后的铝钛合金的厚度为250埃到300埃。