[发明专利]半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底内具有开口；

在所述开口内形成第一栅极层，所述第一栅极层封闭开口顶部，且第一栅极层内具有空隙；

在所述第一栅极层顶部形成第二栅极层，所述第二栅极层材料的原子半径小于第一栅极层材料中原子之间的间隙；

进行退火处理，第二栅极层材料中的原子穿过第一栅极层，使所述空隙被充满；

所述第一栅极层的材料包括钛；第二栅极层的材料包括铝；

在所述退火处理过程中，所述第二栅极层的原子与第一栅极层的原子反应形成栅极层结构；所述栅极层结构的材料包括铝钛。

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，第一栅极层厚度与开口宽度的比值范围为：15％～40％。

3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述开口的深宽比为：3:1～1:1。

4.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一栅极层的厚度为：60埃～150埃。

5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述退火处理的工艺参数包括：退火温度为350摄氏度～450摄氏度，退火时间为120秒～240秒。

6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一栅极层的形成工艺包括物理气相沉积工艺；所述物理气相沉积工艺的参数包括：偏置功率为750瓦～1500瓦。

7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一栅极层之前，所述形成方法还包括：在开口底部形成栅介质层和位于栅介质层顶部的功函数层；在所述功函数层顶部形成阻挡结构。

8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为高K介质材料；当晶体管为PMOS晶体管，所述功函数层的材料包括氮化钛；当晶体管为NMOS晶体管，所述功函数层的材料包括钛铝；所述栅介质层的厚度为16埃～22埃；所述功函数层的厚度为：30埃～50埃。

9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构的厚度为：60埃～100埃。

10.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡结构包括位于功函数层顶部的第一阻挡层和位于第一阻挡层顶部的第二阻挡层；所述第一阻挡层的材料包括氮化钽；所述第二阻挡层的材料包括氮化钛。