CN106206721B - Nmos晶体管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种NMOS晶体管及其制作方法，在钛基化合物功函数层与钨金属栅扩散阻挡层之间引入硼离子扩散阻挡层，切断了钛基化合物功函数层中含Cl副产物对钨金属栅极形成引入的B的吸附，因而避免了由B引入导致的钛基化合物功函数层的功函数向变大方向漂移。此外，硼离子扩散阻挡层不占用较多空间，有利于凹槽中后续其余材质的填充，随着半导体器件尺寸不断减小，此种好处尤为明显。

Description

NMOS晶体管及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种NMOS晶体管及其制作方法。

背景技术

半导体制造，尤其超大规模集成电路中，其主要器件是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOS晶体管)。自从MOS晶体管问世以来，其几何尺寸按照摩尔定律不断减小，然而器件的物理极限会导致器件按比例缩小变得越来越困难。其中，在MOS晶体管制造领域，最具挑战的是传统的MOS工艺在器件按比例缩小过程中由于多晶硅、二氧化硅栅介质层的厚度减小所带来的栅极向衬底的漏电流问题。

为解决上述问题，现有技术中通过高K(介电常数)栅介质材料代替传统的二氧化硅栅介质材料，并使用金属作为匹配的栅极。

对于NMOS晶体管，为控制门限电压，现有技术中采用了功函数层来调节金属栅极的功函数，使其处于预期的门限电压范围，例如4.0eV～4.3eV内。

钛基化合物的功函数层以及钨的金属栅极是一种常用的搭配。然而，实际使用表明，上述搭配调节的功函数经常出现向变大方向漂移。

发明内容

本发明解决的问题是如何避免NMOS晶体管中，钛基化合物的功函数层以及钨的金属栅极调节的功函数出现向变大方向漂移。

为解决上述问题，本发明的一方面提供一种NMOS晶体管，包括：

半导体衬底、位于所述半导体衬底表面的栅极结构以及位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内的源漏区；其中，所述栅极结构至少包括：

高K栅介质层、位于所述高K栅介质层上的功函数层、位于功函数层上的金属栅扩散阻挡层以及位于所述金属栅扩散阻挡层上的金属栅极；所述功函数层材质为钛基化合物，所述金属栅极材质为钨；

此外，所述功函数层与所述金属栅扩散阻挡层之间具有硼离子扩散阻挡层。

可选地，所述硼离子扩散阻挡层材质为钽基化合物、钛基化合物功函数层的氧化物、钛基化合物功函数层的氮化物中的至少一种。

可选地，所述栅极结构还包括位于所述高K栅介质层与功函数层之间的帽层与功函数层刻蚀停止层，其中，所述帽层位于高K栅介质层的表面。

可选地，所述帽层的材质为La₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、MoO、Pt、Ru、TaCNO、Ir、TaC、MoN、WN、Ti_xN_1-x中的至少一种，厚度范围为

可选地，所述功函数层刻蚀停止层的材质为TaN、Ta、TaAl中的至少一种，厚度范围为

可选地，所述功函数层的材质为Ti、Al、Ti_xAl_1-x、TiC、TiAlC的至少一种，厚度范围为

可选地，所述硼离子扩散阻挡层的材质为TaN、TaC、TaAl的至少一种，厚度范围为

可选地，所述高K栅介质层的材质为La₂O₃、BaZrO₃、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、BaO、TiO、Ti₂O₃、TiO₂、SrO、Al₂O₃、Si₃N₄中的至少一种，厚度范围为

可选地，所述栅极结构两侧具有侧墙。

可选地，所述侧墙的材质为氮化硅、氮氧化硅、硼氮氧化硅、碳氮氧化硅或二氧化硅，厚度范围为

可选地，所述NMOS晶体管为平面型晶体管或鳍式场效应晶体管。

本发明的另一方面提供了三种NMOS晶体管的制作方法，第一种制作方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面自下而上形成一氧化硅层以及多晶硅层；

干法刻蚀所述氧化硅层以及多晶硅层以形成伪栅极氧化层以及伪栅极；

在所述伪栅极氧化层以及伪栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区；

在所述伪栅极、侧墙以及已形成源漏区的半导体衬底上形成介质层，并化学机械研磨所述介质层至所述伪栅极的顶部暴露出；

去除所述伪栅极以及伪栅极氧化层以形成凹槽，在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上表面至少依次沉积高K氧化层、功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的高K氧化层与金属分别形成高K栅介质层、金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成。

可选地，所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物。

可选地，对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr；

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

第二种制作方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面自下而上形成一高K氧化层以及多晶硅层；

干法刻蚀所述高K氧化层以及多晶硅层以形成高K栅介质层以及伪栅极；

在所述高K栅介质层以及伪栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区；

在所述伪栅极、侧墙以及已形成源漏区的半导体衬底上形成介质层，并化学机械研磨所述介质层至所述伪栅极的顶部暴露出；

去除所述伪栅极以形成凹槽，在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上表面至少依次沉积功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的金属形成金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成。

可选地，所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物。

可选地，对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr；

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

第三种制作方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面形成一介质层；

干法刻蚀所述介质层以形成一凹槽，所述凹槽的底部暴露出所述半导体衬底；

在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上至少依次沉积高K氧化层、功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的高K氧化层与金属分别形成高K栅介质层、金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成；

去除介质层，并在所述高K栅介质层以及金属栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区。

可选地，所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物。

可选地，对所述钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr；

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

经过分析，功函数偏大的原因是：钛基化合物功函数层通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，钨金属栅极通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成，前一反应中的副产物含Cl，Cl副产物会吸附后一反应引入的B，当B进入钛基化合物功函数层后，引起了功函数层的功函数变大。基于上述分析，本发明在功函数层与金属栅极之间形成一硼离子扩散阻挡层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1)引入硼离子扩散阻挡层，切断了钛基化合物功函数层中含Cl副产物对钨金属栅极形成引入的B的吸附，因而避免了由B引入导致的钛基化合物功函数层的功函数向变大方向漂移。

2)可选方案中，上述硼离子扩散阻挡层有三种形成方式，a)在钛基化合物功函数层上沉积钽基化合物，例如TaN、TaC、TaAl；b)对钛基化合物功函数层进行低温氧化处理以形成氧化物，工艺条件例如为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr；c)对钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物，工艺条件例如为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

3)可选方案中，功函数层与金属栅极之间形成一硼离子扩散阻挡层可以用于平面型NMOS晶体管或N型鳍式场效应晶体管。

附图说明

图1是本发明一实施例中的NMOS晶体管的结构示意图；

图2是本发明另一实施例中的NMOS晶体管的立体结构示意图；

图3是图2中沿A-A直线的剖视图；

图4与图5是一实施例中，图1中的NMOS晶体管在不同制作阶段的结构示意图；

图6与图7是另一实施例中的NMOS晶体管在不同制作阶段的结构示意图；

图8至图9是再一实施例中，图1中的NMOS晶体管在不同制作阶段的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明一实施例中的NMOS晶体管的结构示意图。参照图1所示，该NMOS晶体管包括：

半导体衬底1、位于半导体衬底1表面的栅极结构2以及位于栅极结构2两侧的半导体衬底1内的源漏区3；其中，栅极结构2至少包括：

高K栅介质层21、位于高K栅介质层上的功函数层24、位于功函数层24上的硼离子扩散阻挡层25、位于硼离子扩散阻挡层25上的金属栅扩散阻挡层26以及位于金属栅扩散阻挡层26上的金属栅极27；功函数层24材质为钛基化合物，金属栅极27材质为钨。

钛基化合物功函数层24通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，钨金属栅极27通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成，前一反应中的副产物含Cl，Cl副产物会吸附，当B进入钛基化合物功函数层24后，会引起功函数层24的功函数变大。上述NMOS晶体管引入了硼离子扩散阻挡层25，切断了后一反应引入的B进入钛基化合物功函数层24，因而避免了由B引入导致的钛基化合物功函数层24的功函数向变大方向漂移。

上述硼离子扩散阻挡层25有三种具体材质，a)在钛基化合物功函数层24上沉积的钽基化合物，例如TaN、TaC、TaAl；b)对钛基化合物功函数层24进行低温氧化处理以形成的氧化物，工艺条件例如为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr；c)对钛基化合物功函数层24进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成的氮化物，工艺条件例如为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

高K栅介质层21的材质可以为La₂O₃、BaZrO₃、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、BaO、TiO、Ti₂O₃、TiO₂、SrO、Al₂O₃、Si₃N₄中的至少一种，其中，HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO这几种化合物是指上述各种元素组成的化合物或主要元素为上述几种元素的化合物。例如AlSiO是指Al、Si、O组成的化合物或主要元素为Al、Si、O的化合物。功函数层24的材质可以为Ti、Al、Ti_xAl_1-x、TiC、TiAlC的至少一种，其中，TiAlC指Ti、Al、C组成的化合物或主要元素为Ti、Al、C的化合物。金属栅扩散阻挡层26的材质可以为TiN。

参照图1所示，在具体实施过程中，栅极结构2还包括帽层22与功函数层刻蚀停止层23，其中，帽层22位于高K栅介质层21表面，功函数层刻蚀停止层23位于帽层22表面。

帽层22的材质可以为La₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、MoO、Pt、Ru、TaCNO、Ir、TaC、MoN、WN、Ti_xN_1-x中的至少一种。TaCNO指Ta、C、N、O组成的化合物或主要元素为Ta、C、N、O的化合物。帽层22可以通过材质选择以调节功函数层24的功函数。

在制作NMOS晶体管结构过程中，通常同时兼容了PMOS晶体管的制作。有些实施例中，先在预定形成NMOS晶体管与PMOS晶体管的区域同时沉积适于PMOS晶体管功函数层。此种情况下，在形成NMOS晶体管的功函数层时，需去除该区域的适于PMOS晶体管功函数层。上述去除过程中，功函数层刻蚀停止层23能起到防止其下的帽层22被过度刻蚀的作用。功函数层刻蚀停止层23的材质可以为TaN、Ta、TaAl中的至少一种。此外，栅极结构2两侧还可以具有侧墙4。侧墙4的材质可以为氮化硅、氮氧化硅、硼氮氧化硅、碳氮氧化硅或二氧化硅。

可以看出，图1中的NMOS晶体管为平面型晶体管。

图2是本发明另一实施例中的NMOS晶体管的立体结构示意图。图3是图2中沿A-A直线的剖视图。与图1中的晶体管相比，图2与图3所示为一种N型的鳍式场效应晶体管。

鳍式场效应晶体管与图1中的平面型NMOS晶体管的栅极结构2大致相同，区别在于，栅极结构2不是位于平面的半导体衬底1上，还是横跨在鳍部10上。鳍部10突出在半导体衬底1上，一般是通过对半导体衬底1进行刻蚀后得到的。半导体衬底1表面以及鳍部10的侧壁的一部分还覆盖有绝缘层5。栅极结构2的部分覆盖绝缘层5的表面。栅极结构2两侧的鳍部10具有源漏区3。

以下结合图4至图5所示，介绍一实施例中，图1中的NMOS晶体管的制作方法。

首先，参照图4所示，提供半导体衬底1，在半导体衬底1上表面自下而上形成一氧化硅层以及多晶硅层；接着，干法刻蚀氧化硅层以及多晶硅层以形成伪栅极氧化层30以及伪栅极31，在伪栅极氧化层30以及伪栅极31侧壁形成侧墙4，以侧墙4为掩膜对半导体衬底1进行离子注入以形成源漏区3。

干法刻蚀氧化硅层以及多晶硅层的掩膜采用光刻工艺形成。

之后，参照图4与图5所示，在伪栅极31、侧墙4以及已形成源漏区3的半导体衬底1上形成介质层6，并化学机械研磨介质层6至伪栅极31的顶部暴露出。

介质层6的材质例如为二氧化硅，采用化学气相沉积法形成。

接着，仍参照图5所示，去除伪栅极31以及伪栅极氧化层30以形成凹槽(未标示)，在凹槽内以及凹槽外的介质层6上表面依次沉积高K氧化层21’、帽层22、功函数层刻蚀停止层23、功函数层24、硼离子扩散阻挡层25、金属栅扩散阻挡层26以及金属27’。之后，凹槽外多余的材质通过研磨去除。凹槽内的高K氧化层21’与金属27’分别形成高K栅介质层21、金属栅极27。

一个实施例中，高K氧化层21’的材质为La₂O₃、BaZrO₃、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、BaO、TiO、Ti₂O₃、TiO₂、SrO、Al₂O₃、Si₃N₄中的至少一种，厚度范围为

例如采用物理气相沉积、化学气相沉积、或原子层沉积法形成。帽层22的材质为La₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、MoO、Pt、Ru、TaCNO、Ir、TaC、MoN、WN、Ti_xN_1-x中的至少一种，厚度范围为

例如采用物理气相沉积、化学气相沉积、或原子层沉积法形成。功函数层刻蚀停止层23的材质为TaN、Ta、TaAl中的至少一种，厚度范围为

例如采用物理气相沉积、化学气相沉积、或原子层沉积法形成。功函数层24的材质为Ti、Al、Ti_xAl_1-x、TiC、TiAlC的至少一种，为钛基化合物，厚度范围为

例如采用物理气相沉积、化学气相沉积、或原子层沉积法形成。

参照图5所示，在具体实施过程中，为防止高K氧化层21’改变暴露的半导体衬底1所承受的应力(也即沟道区的应力)，避免改变NMOS晶体管的电子迁移率，沉积高K氧化层21’前，先在凹槽底部暴露的半导体衬底1上形成一衬垫氧化层(未图示)。上述衬垫氧化层例如采用热氧化法生成，材质为二氧化硅。

此外，沉积高K氧化层21’后，由于其缺陷较多，一般需进行高温热退火改善其中的缺陷。上述高温热退火过程中，其上覆盖的帽层22能避免空气进入高K氧化层21’，从而降低其K值(介电常数)。

钛基化合物功函数层24通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成。携带Al、C的气体例如包含AlH₃N(CH3)₂(C₂H₅)与(CH₃)₂AlH中至少一种。TiCl指Ti、Cl组成的化合物或主要元素为Ti、Cl的化合物，例如为TiCl₄。

在具体实施过程中，硼离子扩散阻挡层25具有三种形成方法：a)沉积钽基化合物、b)对钛基化合物功函数层24进行低温氧化处理以形成氧化物、或c)对钛基化合物功函数层24进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物。

对于a)，钽基化合物例如为TaN、TaC、TaAl的至少一种，厚度范围为

对于b)，对钛基化合物功函数层24进行低温氧化处理，工艺条件为：温度范围300℃～500℃，O₂与N₂的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。上述工艺下，钛基化合物功函数层24的表层被氧化，形成了金属氧化物。上述金属氧化物的厚度范围例如为

对于c)，对钛基化合物功函数层24进行低温氮化处理或氮等离子体处理，工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。上述工艺下，钛基化合物功函数层24的表层被氮化，形成了金属氮化物。上述金属氮化物的厚度范围例如为

上述处理中，由于a)方案中沉积的钽基化合物较薄，b)、c)方案占用原功函数层24的厚度，因而硼离子扩散阻挡层25不占用较多空间，有利于凹槽中后续其余材质的填充，随着半导体器件尺寸不断减小，此种好处尤为明显。

金属栅扩散阻挡层26的材质可以为TiN，厚度范围例如为

金属27’材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成。

凹槽外多余的材质通过抛光工艺，至与介质层6的上表面齐平。上述抛光工艺例如为化学机械研磨法。

参照图4与图5所示，可以看出，上述制作方法中，先形成了伪栅极31以及伪栅极氧化层30，后去除形成高K栅介质层21与金属栅极27，因而也称后高K栅介质层、金属栅极工艺(HK and metal gate last)。

需要说明的是，图4与图5所示为平面型的NMOS晶体管，在具体制作过程中，上述栅极结构2也可以用于鳍式场效应晶体管。对于鳍式场效应晶体管，先制作鳍部10及绝缘层5。

图6与图7是另一实施例中的NMOS晶体管在不同制作阶段的结构示意图。图7中的NMOS晶体管结构类似图1中的NMOS晶体管的结构。

参照图6所示，与图4所示的制作方法的区别在于：所提供的半导体衬底1上表面自下而上形成的是一高K氧化层以及多晶硅层。上述高K氧化层干法刻蚀后形成的是高K栅介质层21。后续去除的仅是多晶硅层形成的伪栅极31。参照图7所示，与图5所示的NMOS晶体管相比，高K栅介质层21仅存在于介质层6内所形成的凹槽的底部。除了上述区别，其它结构的制作参照图4至图5中的制作方法。

参照图6与图7可以看出，本实施例中的制作方法中，先形成了高K栅介质层21以及伪栅极31，后去除伪栅极31形成金属栅极27，因而也称先高K栅介质层、后金属栅极工艺(HKfirst and metal gate last)。

图8至图9是再一实施例中，图1中的NMOS晶体管在不同制作阶段的结构示意图。

参照图8所示，与图4所示的制作方法的区别在于：先在半导体衬底1上表面形成的介质层6内干法刻蚀形成一凹槽60，凹槽60底部暴露出半导体衬底1。

上述形成凹槽60的方式为光刻、干法刻蚀。

之后，参照图5实施例中，如图9所示，在凹槽60(参见图8)内以及凹槽60外的介质层6上依次沉积高K氧化层21’、帽层22、功函数层刻蚀停止层23、功函数层24、硼离子扩散阻挡层25、金属栅扩散阻挡层26以及金属27’。之后，凹槽60外多余的材质通过研磨去除。

凹槽内的高K氧化层21’与金属27’分别形成高K栅介质层21、金属栅极27。

接着，参照图1所示，去除介质层6(参见图9所示)，并在高K栅介质层21以及金属栅极27侧壁形成侧墙4，以侧墙4为掩膜对半导体衬底1进行离子注入以形成源漏区3。

除了上述区别，其它结构的制作参照图4至图5中的制作方法。

参照图8与图9可以看出，本实施例中的制作方法中，先形成了高K栅介质层21以及金属栅极27，因而也称先高K栅介质层、金属栅极工艺(HK and metal gate first)。

可以理解的是，不论后高K栅介质层、金属栅极工艺，还是先高K栅介质层、后金属栅极工艺，或先高K栅介质层、金属栅极工艺，其栅极结构2都可以采用硼离子扩散阻挡层25，以切断钨金属栅极27制作时引入的B进入钛基化合物功函数层24，从而避免钛基化合物功函数层24的功函数向变大方向漂移。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种NMOS晶体管，包括：

半导体衬底、位于所述半导体衬底表面的栅极结构以及位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内的源漏区；其中，所述栅极结构至少包括：

高K栅介质层、位于所述高K栅介质层上的功函数层、位于功函数层上的金属栅扩散阻挡层以及位于所述金属栅扩散阻挡层上的金属栅极；所述功函数层材质为钛基化合物，所述金属栅极材质为钨，所述金属栅极经B₂H₆处理生成；

其特征在于，所述功函数层与所述金属栅扩散阻挡层之间具有硼离子扩散阻挡层，所述硼离子扩散阻挡层材质为：TaC和TaAl的至少一种，或者为钛基化合物功函数层的氮化物。

2.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述栅极结构还包括位于所述高K栅介质层与功函数层之间的帽层与功函数层刻蚀停止层，其中，所述帽层位于高K栅介质层的表面。

3.根据权利要求2所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述帽层的材质为La₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、MoO、Pt、Ru、TaCNO、Ir、TaC、MoN、WN、Ti_xN_1-x中的至少一种，厚度范围为

4.根据权利要求2或3所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述功函数层刻蚀停止层的材质为TaN、Ta、TaAl中的至少一种，厚度范围为

5.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述功函数层的材质为Ti、Al、Ti_xAl_1-x、TiC、TiAlC的至少一种，厚度范围为

6.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述硼离子扩散阻挡层的厚度范围为

7.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述高K栅介质层的材质为La₂O₃、BaZrO₃、HfZrO、HfZrON、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、BaO、TiO、Ti₂O₃、TiO₂、SrO、Al₂O₃、Si₃N₄中的至少一种，厚度范围为

8.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述栅极结构两侧具有侧墙。

9.根据权利要求8所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述侧墙的材质为氮化硅、氮氧化硅、硼氮氧化硅、碳氮氧化硅或二氧化硅，厚度范围为

10.根据权利要求1所述的NMOS晶体管，其特征在于，所述NMOS晶体管为平面型晶体管或鳍式场效应晶体管。

11.一种NMOS晶体管的制作方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面自下而上形成一氧化硅层以及多晶硅层；

干法刻蚀所述氧化硅层以及多晶硅层以形成伪栅极氧化层以及伪栅极；

在所述伪栅极氧化层以及伪栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区；

在所述伪栅极、侧墙以及已形成源漏区的半导体衬底上形成介质层，并化学机械研磨所述介质层至所述伪栅极的顶部暴露出；

去除所述伪栅极以及伪栅极氧化层以形成凹槽，在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上表面至少依次沉积高K氧化层、功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的高K氧化层与金属分别形成高K栅介质层、金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成；所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物，所述钽基化合物为TaC和TaAl的至少一种。

12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

13.一种NMOS晶体管的制作方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面自下而上形成一高K氧化层以及多晶硅层；

干法刻蚀所述高K氧化层以及多晶硅层以形成高K栅介质层以及伪栅极；

在所述高K栅介质层以及伪栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区；

在所述伪栅极、侧墙以及已形成源漏区的半导体衬底上形成介质层，并化学机械研磨所述介质层至所述伪栅极的顶部暴露出；

去除所述伪栅极以形成凹槽，在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上表面至少依次沉积功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的金属形成金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成；所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物，所述钽基化合物为TaC和TaAl的至少一种。

14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

15.一种NMOS晶体管的制作方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上表面形成一介质层；

干法刻蚀所述介质层以形成一凹槽，所述凹槽的底部暴露出所述半导体衬底；

在所述凹槽内以及凹槽外的介质层上至少依次沉积高K氧化层、功函数层、硼离子扩散阻挡层、金属栅扩散阻挡层以及金属并研磨去除凹槽外多余的材质，所述凹槽内的高K氧化层与金属分别形成高K栅介质层、金属栅极；其中，所述功函数层材质为钛基化合物，通过携带Al、C的气体与TiCl化合物反应生成，所述金属栅极材质为钨，先通过WF₆与SiH₄反应成核，后经B₂H₆处理生成；所述硼离子扩散阻挡层的形成方法为：沉积钽基化合物、或对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物，所述钽基化合物为TaC和TaAl的至少一种；

去除介质层，并在所述高K栅介质层以及金属栅极侧壁形成侧墙，以所述侧墙为掩膜对所述半导体衬底进行离子注入以形成源漏区。

16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于，

对所述钛基化合物功函数层进行低温氮化处理或氮等离子体处理以形成氮化物的工艺条件为：温度范围300℃～500℃，等离子源功率小于500W，N₂与NH₃的比例小于3:17，压强范围为1torr～5torr。

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