[发明专利]晶体管的形成方法

权利要求书

1.一种晶体管的形成方法，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，所述半导体衬底表面形成有介质层，所述介质层内具有暴露出部分半导体衬底第一区域表面的第一凹槽；

在所述第一凹槽内壁表面和介质层上形成栅介质材料层；

在所述栅介质材料层上形成保护材料层；

采用物理气相沉积工艺，在所述保护材料层上形成粘附材料层；

采用原子层沉积工艺，在所述粘附材料层上表面形成第一功函数材料层，所述粘附材料层与第一功函数材料层的材料相同；

在所述第一功函数材料层上形成栅极金属层，所述栅极金属层填充满所述凹槽；

以所述介质层表面为停止层，对所述栅极金属层、第一功函数材料层、粘附材料层、保护材料层和栅介质材料层进行平坦化处理，形成位于所述第一凹槽内的第一栅极结构。

2.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述粘附材料层的材料为TiAl，所述第一功函数材料层的材料为TiAl。

3.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述粘附材料层的厚度小于1nm。

4.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述物理气相沉积工艺为溅射工艺。

5.根据权利要求4所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述溅射工艺采用Ti靶和Al靶或者单独采用TiAl合金靶材，Ar作为溅射气体，Ar的流量为100sccm～1000sccm，溅射室的压强为1E-2Pa～1E-3Pa，温度为0℃～300℃。

6.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述原子层沉积工艺采用的反应气体包括含钛前驱物和含铝前驱物，反应温度为50℃～150℃，含钛前驱物的流量为50sccm～200sccm，含铝前驱物的流量为30sccm～900sccm。

7.根据权利要求6所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述含钛前驱物为TiCl₄，所述含铝前驱物为包含二甲基乙基胺铝在内的一种或多种化合物。

8.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述介质层及介质层内第一凹槽的形成方法包括：在所述半导体衬底的第一区域上形成第一伪栅结构，所述第一伪栅结构覆盖部分半导体衬底表面；在所述半导体衬底表面形成覆盖所述伪栅结构的介质材料层；以所述第一伪栅结构顶部表面作为停止层，对所述介质材料层进行平坦化，形成介质层，使所述介质层的表面与第一伪栅结构的顶部表面齐平；去除所述第一伪栅结构，形成第一凹槽。

9.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第二区域，所述介质层内还具有暴露出部分半导体衬底第二区域表面的第二凹槽；在第一凹槽内壁表面和介质层表面形成的栅介质材料层也覆盖第二凹槽内壁表面；在形成所述保护材料层之后，在所述保护材料层表面形成刻蚀停止材料层；在所述刻蚀停止材料层表面形成第二功函数材料层，然后去除位于第一区域上的第二功函数材料层；再在所述第一区域的刻蚀停止材料层表面以及第二区域的第二功函数材料层表面形成所述粘附材料层。

10.根据权利要求9所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在形成所述第一凹槽内的第一栅极结构的同时，形成位于第二凹槽内的第二栅极结构。

11.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述保护材料层的材料为TiN，厚度为1nm～3nm。

12.根据权利要求9所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述刻蚀停止材料层的材料为TaN，厚度为1nm～3nm。

13.根据权利要求9所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二功函数材料层的材料为TiN，厚度为3nm～6nm。