[发明专利]NMOS晶体管及其形成方法

说明书

一种NMOS晶体管及其形成方法。其中，所述NMOS晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有层间介质层，所述层间介质层中具有凹槽；在所述凹槽底部形成界面层；在所述界面层上形成高k介质层；在所述高k介质层上形成帽盖层；在所述帽盖层上形成粘附层；在所述粘附层上形成功函数层；在所述功函数层上形成金属栅极，所述金属栅电极填充满所述凹槽。所述形成方法形成的NMOS晶体管性能提高。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种NMOS晶体管及其形成方法。

背景技术

随着半导体器件的特征尺寸的减小，为了大幅度减小栅隧穿电流和栅电阻，消除多晶硅耗尽效应，提高器件可靠性，缓解费米能级钉扎效应，采用高K(介电常数)介质层/金属栅结构代替传统的SiO2/poly-Si(氧化硅/多晶硅)栅结构已成为业界的共识，金属栅极技术得到广泛地发展。

金属栅极技术包括先形成栅(Gate-first)工艺和后形成栅(Gate-last)工艺。Gate-first工艺是指在对硅片进行漏/源区离子注入以及随后的高温退火步骤之前形成金属栅极，Gate-last工艺则与之相反。由于Gate-first工艺中金属栅极需经受高温工序，该工艺可能会引起热稳定性和阈值电压漂移等问题，因此在工艺节点进一步减小的过程中，Gate-last工艺成为主流。

在采用金属栅极技术时，NMOS晶体管的功函数层存在不同的形成工艺。业界趋向于采用高温方法形成NMOS晶体管的功函数层。

但是，现有NMOS晶体管的形成方法工艺难度高，且形成的功函数层质量不理想，无法满足相应的工艺需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种NMOS晶体管及其形成方法，以降低NMOS晶体管的制作工艺难度，并且提高NMOS晶体管中功函数层的质量，从而提高NMOS晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种NMOS晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有层间介质层，所述层间介质层中具有凹槽；

在所述凹槽底部形成界面层；

在所述界面层上形成高k介质层；

在所述高k介质层上形成帽盖层；

在所述帽盖层上形成粘附层；

在所述粘附层上形成功函数层；

在所述功函数层上形成金属栅极，所述金属栅电极填充满所述凹槽。

可选的，采用原子层沉积法形成所述粘附层。

可选的，所述原子层沉积法使用的温度范围为400℃～550℃。

可选的，所述粘附层材料为TiAlC或TaAlC。

可选的，所述粘附层厚度范围为

可选的，采用原子层沉积法形成所述功函数层。

可选的，所述原子层沉积法采用的温度范围为80℃～150℃。

可选的，所述功函数层的材料为TiAl。

可选的，所述功函数层厚度范围为

可选的，在所述高k介质层上形成帽盖层后，且在所述帽盖层上形成所述粘附层前，还包括在所述帽盖层上形成停止层的步骤，所述粘附层形成在所述停止层上。

可选的，在所述粘附层上形成所述功函数层后，且在所述功函数层上形成所述金属栅极前，还包括在所述功函数层上形成阻挡层的步骤，所述金属栅极形成在所述阻挡层上。

可选的，还包括对所述功函数金属层进行离子注入的步骤。