半导体结构及其制造方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其制造方法。


背景技术：

2.金属氧化物半导体(mos，metal-oxide-semiconductor)器件成为现代的集成电路中所采用的互补金属氧化物半导体(cmos，complementary metal oxide semiconductor)逻辑的基础。在半导体(典型地为硅)衬底上形成电介质材料的一个或多个层，然后在电介质上形成栅极。早期的器件使用氧化硅(sio2)作为栅极介电层，并使用多晶硅(poly)作为栅极。然而，随着特征尺寸减小，栅极介电层的厚度越来越小。氧化物厚度的减小，直接导致由隧穿引起的显著的栅极氧化物漏电流。为了缓解该问题，相关技术中已利用介电常数比氧化硅更高的材料即高k(high-k)材料来替代氧化硅作为栅极介电层。这里，高k材料一般指介电常数高于3.9的材料，且通常显著高于该值。例如，认为k＝5为中度的高，认为k＝20为极高。随着研究的引入，利用金属栅极替代传统的多晶硅栅极成为器件进一步发展的必然。
3.然而，相关技术中，金属栅极中包含的金属，如铝(al)，在高温工艺下容易发生扩散，从而影响mos器件的性能。


技术实现要素：

4.为解决相关技术问题，本技术实施例提出一种半导体结构及其制造方法。
5.本技术实施例提供了一种半导体结构，包括：
6.衬底；
7.位于衬底上的栅极氧化层；
8.位于所述栅极氧化层上的栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；
9.其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。
10.上述方案中，所述金属栅极与阻挡层中包含的金属元素均为铝。
11.上述方案中，所述阻挡层的材料包括氧化铝或氮化铝。
12.上述方案中，所述阻挡层的厚度小于所述金属栅极的厚度，所述阻挡层的厚度大于0.2nm。
13.上述方案中，所述栅堆叠结构还包括功函数调节层，所述功函数调节层包括以下至少之一：
14.第一功函数层；
15.第二功函数层；
16.多晶硅层；
17.其中，所述第一功函数层位于所述栅极氧化层和所述阻挡层之间；所述第二功函数层位于所述金属栅极上；所述多晶硅层位于所述第二功函数层上；所述第一功函数层、第二功函数层的材料均包括氮化钛。
18.上述方案中，所述栅极氧化层包括绝缘层和介质层；所述介质层的材料的介电常数大于3.9。
19.本技术实施例还提供了一种半导体结构的制造方法，包括：
20.提供衬底；
21.在所述衬底上形成栅极氧化层；
22.在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；
23.其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。
24.上述方案中，所述在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构，包括：
25.在所述栅极氧化层上形成金属层；
26.对所述金属层进行掺杂处理，以形成所述阻挡层；
27.在所述阻挡层上形成金属栅极。
28.上述方案中，所述金属栅极与阻挡层中包含的金属元素均为铝；所述对所述金属层进行掺杂处理，包括：
29.对所述金属层进行氧离子掺杂处理，得到材料包括氧化铝的所述阻挡层；
30.或者，
31.对所述金属层进行氮离子掺杂处理，得到材料包氮化铝的所述阻挡层。
32.上述方案中，在对所述金属层进行氮离子掺杂处理时，注入的源气体包括氮气或者氧化氮。
33.上述方案中，在对所述金属层进行氮离子掺杂处理时，所述氮离子注入的能量范围为lkev-l00kev；所述氮离子注入的剂量范围为le11 atoms/cm
2-1e15atoms/cm2。
34.上述方案中，所述方法还包括：
35.在形成所述阻挡层之前，在所述栅极氧化层上形成第一功函数层；所述第一功函数层的材料包括氮化钛；
36.所述在所述栅极氧化层上形成金属层，包括；
37.在所述第一功函数层上形成所述金属层。
38.上述方案中，所述方法还包括：
39.形成覆盖所述阻挡层的所述金属栅极；
40.在所述金属栅极上形成第二功函数层；所述第二功函数层的材料包括氮化钛；
41.在所述第二功函数层上形成多晶硅层。
42.上述方案中，所述在所述衬底形成栅极氧化层，包括：
43.在所述衬底上形成绝缘层；
44.在所述绝缘层上形成介质层；所述介质层的材料的介电常数大于3.9。
45.本技术实施例提供了一种半导体结构及其制造方法，通过提供衬底；在所述衬底
上形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。本技术实施例中，在形成栅极堆叠结构的过程中，先形成包含的金属元素与金属栅极中包含的金属元素相同的阻挡层；再在阻挡层上形成金属栅极。该先形成的阻挡层能够充分吸收金属栅极中扩散出的金属元素，即避免所述金属栅极中的金属原子向所述栅极氧化层的方向的扩散，从而保证了半导体结构所形成的半导体器件的电性能的稳定性。
附图说明
46.图1为本技术实施例提供的一种半导体结构的剖面示意图；
47.图2本技术实施例提供的一种半导体结构的制造方法的实现流程示意图；
48.图3a-图3e为本技术实施例提供的几种金属氧化物层和硅酸盐层之间的结构关系示意图；
49.图4本技术实施例提供的另一种半导体结构的剖面示意图。
具体实施方式
50.下面将参照附图更详细地描述本技术公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本技术，并且能够将本技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
51.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本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；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
52.在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其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。
53.应当明白，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。
54.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。
55.在本技术中所使用的术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或其处的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一层或多层，和/或可以在其上、其上方和/或其下方具有一层或多层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和触点层(其中形成有触点、互连线和/或通孔)以及一个或多个电介质层。
56.需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
57.为了能够更加详尽地了解本技术实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本技术实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本技术实施例。
58.在半导体器件的制造领域中，随着尺寸不断缩小，介电层不断减薄。以氧化硅作为介电层带来了不可忽略的栅极漏电，因此在器件介电层制备过程中引入了高介电常数(高k)材料。随着研究的引入，利用金属栅极替代传统的多晶硅栅极成为器件进一步发展的必然。
59.相关技术中，如图1所示，在mos器件的制造过程中，先在衬底中形成各掺杂区如，源极、漏极、口袋掺杂(halo，implant)、轻掺杂漏区(ldd，lightly doped drain)；接下来在所述衬底上形成界面层(图1中的氧化硅层)和高k介电层(图1中的high-k层)；接下来在高k介电层上形成第一功函数层(图1中的第一氮化钛层)和金属栅极(图1中的铝层)；接下来在金属栅极上形成第二功函数层(图1中的第二氮化钛层)和多晶硅栅极(图1中的多晶硅层)；最后形成侧墙，以保护各功能层。
60.实际应用中，不论先栅极(gate-first)工艺还是后栅极(gate-last)工艺中，金属栅极的材料通常为铝，而铝原子高温工艺下容易发生扩散，铝原子扩散到第一功函数层甚至高k介电层，降低了mos器件的有效功函数(ewf)，进而影响mos器件的性能以及可靠性，因此，防止金属栅极的金属原子扩散，是提高mos器件性能的关键。
61.一种解决上述问题的方案为，通过改善第一功函数层的晶体结构来使得金属栅极中扩散的铝原子不会穿过第一功函数层再继续向下扩散进入高k介电层中。然而，对第一功函数层进行离子注入可能会影响栅极功函数的调节，对铝原子扩散的阻挡效果也不够好。
62.为了防止金属栅极中金属原子的扩散，同时不影响功函数层的调节作用，本技术各实施例中在形成金属栅极之前，先预形成一层与金属栅极中金属元素相同的金属氮化层或者氧化层，再形成金属栅极。可以理解的是预先形成的该金属氮化层或者氧化层可以充分吸收金属栅极扩散的金属原子；并且，该金属氮化层或者氧化层未改变功函数层的结构，不会影响到功函数层的调节作用。也就是说，预先形成的该金属氮化层或者氧化层在保证功函数层能够正常调节器件功函数的前提下，防止了金属栅极扩散的金属原子向high-k介电层的进一步扩散，保证了器件稳定性和可靠性。
63.为了解决金属栅堆叠结构中金属原子的扩散的问题，本技术实施例提供了一种新的金属栅堆叠结构的生长方案。本技术实施例提供的新的金属栅堆叠结构的生长工艺，适用于但不限于基于high-k结构的cmos的重要工艺步骤。
64.本技术实施例提供一种半导体结构的制造方法，图2为本技术实施例提供的一种半导体结构的制造方法的实现流程示意图。如图2所示，所述半导体结构的制造方法包括：
65.步骤201：提供衬底；
66.步骤202：在所述衬底上形成栅极氧化层；
67.步骤203：在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；
68.其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。
69.图3a-图3e为本技术实施例提供的一种半导体结构的制造过程的剖视图的示例。应当理解，图2中所示的操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。下面结合图2、图3a-图3e描述本技术实施例的半导体结构的形成方法。
70.需要说明的是，所述半导体结构是将被用于后续制程以形成最终的器件结构的至少一部分。这里的最终器件包括但不限于mos晶体管、包括mos晶体管的各类电子器件如，存储器器件等。
71.其中，在步骤201中，如图3a所示，提供衬底301。
72.实际应用中，所述衬底301可以包括单质半导体材料衬底(例如为硅(si)衬底、锗(ge)衬底等)、复合半导体材料衬底(例如为锗硅(sige)衬底等)、绝缘体上硅(soi)衬底、绝缘体上锗(geoi)衬底等。在一些具体实施例中，所述衬底301为硅衬底。
73.实际应用中，所述衬底301中还可以形成有隔离结构，所述隔离结构为浅沟槽隔离(sti)结构或者局部氧化硅(locos)隔离结构，隔离结构将衬底301分为不同的有源区，有源区中可以形成各种半导体器件，例如n型金属氧化物半导体(nmos，n metal oxide semiconductor)和p型金属氧化物半导体(pmos，p metal oxide semiconductor)等。在半导体衬底100中还形成有各种阱(well)结构，为了简化，图3a示中予以省略。
74.接下来，在步骤202中，如图3b所示，主要形成栅极氧化层302。
75.在一些实施例中，所述在所述衬底301上形成栅极氧化层302，包括：
76.在所述衬底301上形成绝缘层3021；
77.在所述绝缘层3021上形成介质层3022；所述介质层3022的材料的介电常数大于3.9。
78.这里，所述绝缘层3021(相当于前述的界面层)的材料可以包括但不限于氧化硅；所述介质层3022(相当于前述的高k介电层)的材料包括高k材料，即介电常数高于3.9的材料，实际应用中，所述介质层3022材料可以包括但不限于氧化锆(zro2)、氧化铪(hfo2)、氧化钇(y2o3)、氧化铝(al2o3)。
79.实际应用中，所述绝缘层3021、介质层3022可以采用化学气相沉积(cvd，chemical vapour deposition)、物理气相沉积(pvd，physical vapour deposition)、或原子层沉积(ald，atomic layer deposition)等工艺形成。
80.需要说明的是，这里的绝缘层3021可以是主动形成的，也可以是在形成介质层3022时被动形成的，希望的是绝缘层3021的厚度越薄越好，因为绝缘层的k值越低，对于整
个栅极氧化层的k值的影响越小。
81.接下来，在步骤203中，如图3c-图3e所示，主要形成栅堆叠结构303。
82.如前所述的，本技术实施中，在形成栅极堆叠结构的过程中，先形成包含的金属元素与金属栅极中包含的金属元素相同的阻挡层；再在阻挡层上形成金属栅极。
83.在一些实施例中，所述在所述栅极氧化层302上形成栅堆叠结构303，包括：
84.在所述栅极氧化层302上形成金属层3032’；
85.对所述金属层3032’进行掺杂处理，以形成所述阻挡层3032；
86.在所述阻挡层3032上形成金属栅极3033。
87.实际应用中，金属栅极3033的材料包括但不限于铝、钨(w)等。其中，在一些实施例中，所述金属栅极3033与金属层3032’中包含的金属元素均为铝。
88.需要说明的是，阻挡层3032用于吸收从所述金属栅极3033中向所述栅极氧化层302的方向扩散的金属原子；而金属栅极3033用于作为栅极，即阻挡层3032和金属栅极3033的功能不同，基于二者功能的不同，金属层3032’的厚度于所述金属栅极3033的厚度不同。在一些实施例中，所述金属层的厚度小于所述金属栅极的厚度。
89.这里，形成金属层3032’的过程可以参考图3c。实际应用中，形成所述金属层3032’的工艺可以采用cvd工艺等。
90.这里，对所述金属层3032’进行掺杂处理的过程可以参考图3d。实际应用中，所述掺杂处理可以采用离子注入工艺实现。在一些具体实施例中，所述离子注入工艺可以是等离子体注入。
91.在一些实施例中，所述对所述金属层3032’进行掺杂处理，包括：
92.对所述金属层3032’进行氧离子掺杂处理，得到材料包括氧化铝(al
x
oy)的所述阻挡层3032；
93.或者，
94.对所述金属层3032’进行氮离子掺杂处理，得到材料包括氮化铝(al
x
ny)的所述阻挡层3032。
95.实际应用中，执行离子注入的离子可以包括氧离子或氮离子。
96.示例性的，执行离子注入的离子为氮离子。此时，注入的源气体可以为氮气(n2)、氧化氮(n2o或no)等，所述氮离子注入的能量可以为lkev-l00kev，剂量可以为lell atoms/cm
2-1e15 atoms/cm2。这里，ev是指电子伏特，英文可以表达为electron volt；atoms/cm2是每平方厘米含有原子个数。
97.需要说明的是，在执行离子注入的过程中，需要控制离子注入的能量，以使得所述金属层3032’中的金属全部被氧化或氮化，以避免将引入了更多可能向下扩散的金属。
98.这里，形成金属栅极3033的过程可以参考图3e。实际应用中，形成所述金属层3033的工艺可以采用cvd，ald工艺等。
99.实际应用中，所述栅堆叠结构303除了包括阻挡层3032和金属栅极3033还可以包括至少一个功函数层和/或多晶硅层。
100.在一些实施例中，如图3c所示，所述方法还包括：
101.在形成所述阻挡层3032之前，在所述栅极氧化层302上形成第一功函数层3031；所述第一功函数层3031的材料包括氮化钛；
102.所述在所述栅极氧化层302上形成金属层3032’，包括；
103.在所述第一功函数层3031上形成所述金属层3032’。
104.在一些实施例中，如图3d所示，所述方法还包括：
105.形成覆盖所述阻挡层3032的所述金属栅极3033；
106.在所述金属栅极3033上形成第二功函数层3034；所述第二功函数层3034的材料包括氮化钛；
107.在所述第二功函数层3034上形成多晶硅层3035。
108.这里，所述第一功函数层3031、第二功函数层3034的材料包括但不限于氮化钛(tin)、碳化钽(tac)、氮化钼(mon)、氮化钽(tan)等。在本技术实施例中，所述第一功函数层3031、第二功函数层3034的材料为氮化钛。
109.实际应用中，所述第一功函数层3031、第二功函数层3034可以采用cvd、pvd、或ald等工艺形成。
110.这里，还可以在第二功函数层3034上形成多晶硅层。所述第一功函数层3031/第二功函数层3034/多晶硅层3035可以用来调节栅极结构的有效功函数。可以理解的是，为了降低金属和半导体之间的势垒，降低开启晶体管的阈值电压，通常会对晶体管的栅极金属进行功函数的调节，实际应用中，nmos的栅极堆叠结构的功函数在4.2ev左右，pmos的栅极堆叠结构的功函数在5.1ev左右。
111.本技术实施例提供了一种半导体结构及其制造方法，通过提供衬底；在所述衬底上形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。本技术实施例中，在形成栅极堆叠结构的过程中，先形成包含的金属元素与金属栅极中包含的金属元素相同的阻挡层；再在阻挡层上形成金属栅极。该先形成的阻挡层能够充分吸收金属栅极中扩散出的金属元素，即避免所述金属栅极中的金属原子向所述栅极氧化层的方向的扩散，从而保证了半导体结构所形成的半导体器件的电性能的稳定性。
112.下面给出一种半导体结构制造方法的示例。该示例形成的半导体结构可以参考图4。在该示例中，金属栅极的材料为铝，功函数层的材料为氮化钛。
113.步骤一：提供衬底；
114.步骤二：在衬底中形成各掺杂区如，源极、漏极；源极的halo、ldd；漏极的halo、ldd；需要说明的是，实际应用中也可以先形成栅极结构，再执行掺杂，形成各掺杂区；
115.步骤三：在所述衬底上形成栅极氧化层，包括氧化硅层和/或high-k层(如zro2、hfo2、y
2 o3、al
2 o3等)；
116.步骤四：在栅极氧化层上沉积第一氮化钛层；
117.步骤五：在第一氮化钛层上预生长薄al层；
118.步骤六：对预生长的al层进行n或o离子的掺杂，通过控制离子注入的能量在第一功函数层表面上形成al
x
ny层或al
x
oy层；
119.步骤七：在al
x
ny层或al
x
oy层表面继续沉积al层；
120.步骤八：在al层上形成第二氮化钛层；
121.步骤九：在第二氮化钛层表面形成多晶硅层；
122.步骤十：形成侧墙。
123.本示例中通过预生长一层al，并对预生长的al进行离子注入，在这基础上继续沉积金属al，进而优化金属栅叠层，防止al原子的扩散，从而提高半导体器件的稳定性。
124.基于上述半导体结构的制造方法，本技术实施例还提供一种半导体结构，所述半导体结构包括：
125.衬底；
126.位于衬底上的栅极氧化层；
127.位于所述栅极氧化层上的栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；
128.其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。
129.其中，在一些实施例中，所述金属栅极与阻挡层中包含的金属元素均为铝。
130.在一些实施例中，所述阻挡层的材料包括氧化铝或氮化铝。
131.在一些实施例中，所述阻挡层的厚度小于所述金属栅极的厚度，所述阻挡层的厚度大于0.2nm。
132.在一些实施例中，所述栅堆叠结构还包括功函数调节层，所述功函数调节层包括以下至少之一：
133.第一功函数层；
134.第二功函数层；
135.多晶硅层；
136.其中，所述第一功函数层位于所述栅极氧化层和所述阻挡层之间；所述第二功函数层位于所述金属栅极上；所述多晶硅层位于所述第二功函数层上；所述第一功函数层、第二功函数层的材料均包括氮化钛。
137.在一些实施例中，所述栅极氧化层包括绝缘层和介质层；所述介质层的材料的介电常数大于3.9。
138.需要说明的是，上述半导体结构中包括的各层在本技术前述的制造实施例在均已进行说明，这里不再赘述。
139.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
140.本技术所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
141.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：衬底；位于衬底上的栅极氧化层；位于所述栅极氧化层上的栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述金属栅极与阻挡层中包含的金属元素均为铝。3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括氧化铝或氮化铝。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的厚度小于所述金属栅极的厚度，所述阻挡层的厚度大于0.2nm。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述栅堆叠结构还包括功函数调节层，所述功函数调节层包括以下至少之一：第一功函数层；第二功函数层；多晶硅层；其中，所述第一功函数层位于所述栅极氧化层和所述阻挡层之间；所述第二功函数层位于所述金属栅极上；所述多晶硅层位于所述第二功函数层上；所述第一功函数层、第二功函数层的材料均包括氮化钛。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述栅极氧化层包括绝缘层和介质层；所述介质层的材料的介电常数大于3.9。7.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构，所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和形成于所述阻挡层之上的金属栅极，所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构，包括：在所述栅极氧化层上形成金属层；对所述金属层进行掺杂处理，以形成所述阻挡层；在所述阻挡层上形成金属栅极。9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述金属栅极与阻挡层中包含的金属元素均为铝；所述对所述金属层进行掺杂处理，包括：
对所述金属层进行氧离子掺杂处理，得到材料包括氧化铝的所述阻挡层；或者，对所述金属层进行氮离子掺杂处理，得到材料包氮化铝的所述阻挡层。10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在对所述金属层进行氮离子掺杂处理时，注入的源气体包括氮气或者氧化氮。11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在对所述金属层进行氮离子掺杂处理时，所述氮离子注入的能量范围为lkev-l00kev；所述氮离子注入的剂量范围为le11 atoms/cm
2-1e15 atoms/cm2。12.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成所述阻挡层之前，在所述栅极氧化层上形成第一功函数层；所述第一功函数层的材料包括氮化钛；所述在所述栅极氧化层上形成金属层，包括；在所述第一功函数层上形成所述金属层。13.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：形成覆盖所述阻挡层的所述金属栅极；在所述金属栅极上形成第二功函数层；所述第二功函数层的材料包括氮化钛；在所述第二功函数层上形成多晶硅层。14.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成栅极氧化层，包括：在所述衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成介质层；所述介质层的材料的介电常数大于3.9。

技术总结
本申请实施例公开了一种半导体结构及其制造方法。其中，所述半导体结构包括：提供衬底；在所述衬底上形成栅极氧化层；在所述栅极氧化层上形成栅堆叠结构；所述栅极堆叠结构至少包括：阻挡层和位于所述阻挡层之上的金属栅极；所述金属栅极中包含的金属元素与所述阻挡层中包含的金属元素相同；其中，所述阻挡层用于吸收从所述金属栅极中向所述栅极氧化层的方向扩散的金属原子。方向扩散的金属原子。方向扩散的金属原子。


技术研发人员：沈宇桐
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/22