[发明专利]金属栅极的形成方法

权利要求书

1.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成伪栅；

在所述半导体衬底表面形成介质层，介质层的表面与伪栅的表面齐平；

去除所述伪栅，形成凹槽；

在凹槽的底部和侧壁形成功能层；

在凹槽内的功能层表面形成硅材料层，硅材料层的表面与介质层的表面平齐；

在所述介质层和硅材料层表面形成铝金属层；

在铝金属层表面形成硅捕获金属层；

对所述半导体衬底进行退火，铝金属层中的铝与硅材料层中的硅发生交换，形成金属栅极，同时交换的硅与硅捕获金属层中的金属反应形成金属硅化物。

2.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述硅材料层的材料为多晶硅或无定形硅。

3.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述硅捕获金属层的材料为钛、钴或镍。

4.如权利要求3所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述硅捕获金属层的厚度为200~2000埃。

5.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述退火的温度为400~600摄氏度，退火时间为30~450分钟。

6.如权利要求5所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述退火的气体氛围为N₂或含氟气体。

7.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述铝金属层的厚度为500~5000埃。

8.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述伪栅和半导体衬底之间还形成有栅介质层，所述栅介质层为界面层和高K介质层的堆叠结构，界面层位于半导体衬底表面，高K介质层位于界面层表面。

9.如权利要求8所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述高K介质层材料为氧化铪、氧化硅铪、氮氧化硅铪、氧化铪钽、氧化铪钛、氧化铪锆中的一种或几种，所述界面层的材料为氧化硅。

10.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述功能层的材料Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一种或几种。

11.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域，所述半导体衬底的第一区域上形成有第一伪栅，所述半导体衬底的第二区域上形成有第二伪栅；

在所述半导体衬底表面形成介质层，介质层的表面与第一伪栅和第二伪栅的表面齐平；

去除所述第一伪栅，形成第一凹槽；

在第一凹槽的底部和侧壁形成第一功能层；

在第一功能层表面形成第一硅材料层，第一硅材料层的表面与介质层的表面平齐；

去除所述第二伪栅，形成第二凹槽；

在第二凹槽的底部和侧壁形成第二功能层；

在第二功能层表面形成第二硅材料层，第二硅材料层的表面与介质层的表面平齐；

在介质层、第一硅材料层、第二硅材料层表面形成铝金属层；

在铝金属层表面形成硅捕获金属层；

对所述半导体衬底进行退火，铝金属层中的铝与第一硅材料层和第二硅材料中的硅发生交换，形成第一金属栅极和第二金属栅极，同时交换的硅与硅捕获金属层中的金属反应形成金属硅化物。

12.如权利要求11所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述第一硅材料层和第二硅材料层的材料为多晶硅或无定形硅。

13.如权利要求11所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述硅捕获金属层的材料为钛、钴或镍。

14.如权利要求13所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述硅捕获金属层的厚度为200~2000埃。

15.如权利要求11所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述退火的温度为400~600摄氏度，退火时间为30~450分钟。

16.如权利要求15所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述退火的气体氛围为N₂或含氟气体。

17.如权利要求11所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述铝金属层的厚度为500~5000埃。