[发明专利]金属栅极、MOS晶体管及CMOS结构分别的形成方法

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多晶硅伪栅，在所述半导体衬底表面形成层间介质层，所述层间介质层表面与多晶硅伪栅表面齐平；

去除所述多晶硅伪栅，形成沟槽；

在所述沟槽的底部和侧壁表面、层间介质层表面形成高K栅介质层；

对所述高K栅介质层进行氟化处理；

在所述高K栅介质层表面形成功能层；

在所述功能层表面形成金属层，所述金属层填充满所述沟槽，并对所述位于层间介质层表面的金属层、功能层、高K栅介质层进行化学机械抛光，直到暴露出所述层间介质层表面，位于所述沟槽内的金属层、功能层和高K栅介质层形成金属栅极。

2.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述氟化处理包括含氟离子注入工艺、含氟气氛下的退火工艺、含氟等离子体环境下的退火工艺其中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述含氟离子注入工艺具体包括：将含氟气体等离子体化，并将含氟的等离子体注入到所述高K栅介质层内，所述注入能量为2KeV~20KeV，注入剂量为1×10¹⁷个原子每立方米~1×10²⁰个原子每立方米。

4.如权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述含氟气氛下的退火工艺具体包括：反应腔内的压强范围为0.5托～5托，温度范围为300摄氏度~800摄氏度，退火时间范围为5秒~60秒。

5.如权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述含氟等离子体环境下的退火工艺具体包括：在反应腔中将含氟气体等离子体化后形成含氟等离子体，所述反应腔内的压强范围为0.5托～5托，温度范围为300摄氏度~800摄氏度，退火时间范围为5秒~60秒。

6.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述氟化处理的氟源为F₂、HF、NF₃、PF₅、PF₃、CF₄、CH₂F₂、CHF₃其中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述高K栅介质层的材料为HfO₂、La₂O₃、HfSiON或HfAlO₂。

8.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述功能层的材料为Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN其中一种或几种。

9.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，在所述沟槽的底部和侧壁表面、层间介质层表面形成第一氧化硅层，在所述第一氧化硅层表面形成高K栅介质材料层。

10.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，在所述半导体衬底和多晶硅伪栅之间形成有第二氧化硅层。

11.一种MOS晶体管的形成方法，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多晶硅伪栅，在所述多晶硅伪栅两侧的半导体衬底内形成源极和漏极，在所述半导体衬底表面形成层间介质层，所述层间介质层表面与多晶硅伪栅表面齐平；

去除所述多晶硅伪栅，形成沟槽；

在所述沟槽的底部和侧壁表面、层间介质层表面形成高K栅介质层；

对所述高K栅介质层进行氟化处理；

在所述高K栅介质层表面形成功能层；

在所述功能层表面形成金属层，所述金属层填充满所述沟槽，并对所述位于层间介质层表面的金属层、功能层、高K栅介质层进行化学机械抛光，直到暴露出所述层间介质层表面，位于所述沟槽内的金属层、功能层、高K栅介质层构成金属栅极。