半导体结构及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，简称cmos)是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片，具有可读写的特性，广泛应用于存储领域。

2、然而，现有的互补金属氧化物半导体器件的性能还有待改善。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以改善半导体结构的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体结构，包括：衬底；位于衬底上的栅介质层；位于栅介质层上的阻挡层；位于阻挡层上的功函数层，所述阻挡层的氧化速率小于所述功函数层的氧化速率。

3、可选的，所述栅介质层的材料包括高介电常数材料，所述栅介质层的介电常数范围大于3.9，所述栅介质层的材料包括氧化铪或氧化铝。

4、可选的，所述阻挡层的材料包括导电材料。

5、可选的，所述导电材料包括惰性金属，所述惰性金属包括金或铂。

6、可选的，所述阻挡层的厚度小于所述阻挡层材料的3个原子层厚度。

7、可选的，所述功函数层的材料包括n型功函数材料或p型功函数材料，所述n型功函数材料包括钛铝，所述p型功函数材料包括氮化钛或氮化钽。

8、可选的，还包括：位于功函数层上的栅极层。

9、可选的，所述衬底包括：基底和位于基底上的鳍部结构，所述栅介质层位于所述鳍部结构表面，所述栅极层横跨所述鳍部结构。

10、可选的，还包括：位于所述衬底和栅介质层之间的界面层；所述界面层的材料包括氧化硅。

11、相应地，本发明技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底上形成栅介质层；对所述栅介质层进行退火处理；对所述栅介质层进行退火处理之后，在栅介质层上形成阻挡层；在阻挡层上形成功函数层，所述阻挡层的氧化速率小于所述功函数层的氧化速率。

12、可选的，所述栅介质层的材料包括高介电常数材料，所述栅介质层的介电常数范围大于3.9，所述栅介质层的材料包括氧化铪或氧化铝。

13、可选的，形成所述栅介质层的工艺包括化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺，所述化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺的反应气体包括氧气。

14、可选的，所述阻挡层的材料包括导电材料。

15、可选的，所述导电材料包括惰性金属，所述惰性金属包括金或铂。

16、可选的，形成所述阻挡层的工艺包括电镀工艺。

17、可选的，所述阻挡层的厚度小于所述阻挡层材料的3个原子的厚度。

18、可选的，所述功函数层的材料包括n型功函数材料或p型功函数材料，所述n型功函数材料包括钛铝，所述p型功函数材料包括氮化钛或氮化钽。

19、可选的，还包括：在功函数层上形成栅极层。

20、可选的，所述衬底包括：基底和位于基底上的鳍部结构，所述栅介质层位于所述鳍部结构表面，所述栅极层横跨所述鳍部结构。

21、可选的，在衬底上形成栅介质层之前，还包括：在所述衬底上形成界面层；所述界面层的材料包括氧化硅。

22、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

23、本发明的技术方案，通过在栅介质层上形成阻挡层，所述阻挡层的氧化速率小于功函数层的氧化速率，因此所述阻挡层能够阻挡栅介质层中的游离氧进入到功函数层中，使得功函数层不易被栅介质层中的游离氧氧化，减少了界面缺陷的产生，进而减少了噪声的产生。

24、进一步，所述阻挡层的材料包括惰性金属。一方面，所述惰性金属具有较好的延展性，能够覆盖在栅介质层表面；另一方面，所述惰性金属不易被氧化，因此所述栅介质层中因退火产生的游离氧不易与所述阻挡层发生反应，从而所述阻挡层能够阻挡栅介质层中的游离氧与后续形成的功函数层发生反应，减少了界面缺陷的产生。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述栅介质层的材料包括高介电常数材料，所述栅介质层的介电常数范围大于3.9，所述栅介质层的材料包括氧化铪或氧化铝。

3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括导电材料。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述导电材料包括惰性金属，所述惰性金属包括金或铂。

5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的厚度小于所述阻挡层材料的3个原子层厚度。

6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述功函数层的材料包括n型功函数材料或p型功函数材料，所述n型功函数材料包括钛铝，所述p型功函数材料包括氮化钛或氮化钽。

7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于功函数层上的栅极层。

8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底包括：基底和位于基底上的鳍部结构，所述栅介质层位于所述鳍部结构表面，所述栅极层横跨所述鳍部结构。

9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于所述衬底和栅介质层之间的界面层；所述界面层的材料包括氧化硅。

10.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

11.如权利要求10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包括高介电常数材料，所述栅介质层的介电常数范围大于3.9，所述栅介质层的材料包括氧化铪或氧化铝。

12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述栅介质层的工艺包括化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺，所述化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺的反应气体包括氧气。

13.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料包括导电材料。

14.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述导电材料包括惰性金属，所述惰性金属包括金或铂。

15.如权利要求14所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述阻挡层的工艺包括电镀工艺。

16.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度小于所述阻挡层材料的3个原子的厚度。

17.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述功函数层的材料包括n型功函数材料或p型功函数材料，所述n型功函数材料包括钛铝，所述p型功函数材料包括氮化钛或氮化钽。

18.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在功函数层上形成栅极层。

19.如权利要求18所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底包括：基底和位于基底上的鳍部结构，所述栅介质层位于所述鳍部结构表面，所述栅极层横跨所述鳍部结构。

20.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在衬底上形成栅介质层之前，还包括：在所述衬底上形成界面层；所述界面层的材料包括氧化硅。

技术总结
一种半导体结构及其形成方法，结构包括：衬底；位于衬底上的栅介质层；位于栅介质层上的阻挡层；位于阻挡层上的功函数层，所述阻挡层的氧化速率小于所述功函数层的氧化速率。所述半导体结构的性能得到提升。

技术研发人员：何海杰,吴汉洙,王艳霞,孔帅,张林奥
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21