[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有贯穿所述介质层厚度的第一开口；在所述第一开口两侧的所述基底及介质层内形成第二开口，所述第二开口贯穿所述介质层厚度以及部分厚度的基底；在位于所述基底内的所述第二开口内形成应力层；形成所述应力层后，在所述第一开口底部及侧壁上形成N型功函数层；在所述N型功函数层上形成填充满所述第一开口的第一金属层；在所述应力层上形成填充满所述第二开口的第二金属层。本发明在应力层形成之后形成N型功函数层，有利于保证N型功函数层的功函数值符合要求，能够避免半导体结构的阈值电压失配，改善半导体结构的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

在半导体制造中，随着集成电路特征尺寸持续减小，MOSFET的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极之间的距离也随之缩短，导致栅极对沟道的控制能力变差，短沟道效应(SCE：short-channel effects)更容易发生。

鳍式场效应晶体管(FinFET)在抑制短沟道效应方面具有突出的表现，FinFET的栅极至少可以从两侧对鳍部进行控制，因而与平面MOSFET相比，FinFET的栅极对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应。

但是，现有技术中半导体结构的性能仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，有助于保证N型功函数层的功函数值符合要求，能够避免半导体结构的阈值电压失配，改善半导体结构的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有介质层，所述介质层内具有贯穿所述介质层厚度的第一开口；在所述第一开口两侧的所述基底及介质层内形成第二开口，所述第二开口贯穿所述介质层厚度以及部分厚度的基底；在位于所述基底内的所述第二开口内形成应力层；形成所述应力层后，在所述第一开口底部及侧壁上形成N型功函数层；在所述N型功函数层上形成填充满所述第一开口的第一金属层；在所述应力层上形成填充满所述第二开口的第二金属层。

可选的，形成所述应力层的工艺温度为300℃～900℃。

可选的，采用选择性外延生长工艺形成所述应力层。

可选的，所述选择性外延生长工艺的工艺参数包括：温度为600℃至850℃，气压为8Torr至300Torr，工艺气体包括及H2、HCl、SiH2Cl2、GeH4及B2H6，其中，所述H2的气体流量为10sccm至3000sccm，所述HCl的气体流量为10sccm至200sccm，所述SiH2Cl2的气体流量为20sccm至2000sccm，所述GeH4的气体流量为10sccm至500sccm，所述B2H6的气体流量为5sccm至100sccm。

可选的，所述N型功函数层中含有铝离子。

可选的，所述N型功函数层的材料为TiAl、TaAl、TiAlC、AlN、TiAlN或TaAlN。

可选的，在同一道工艺步骤中，形成所述第一金属层和第二金属层。

可选的，形成所述第一金属层和第二金属层的工艺步骤包括：在所述N型功函数层及应力层上形成填充满所述第一开口及第二开口的金属膜，且所述金属膜覆盖所述介质层顶部；去除高于所述介质层顶部的所述金属膜，剩余位于所述第一开口内的金属膜作为所述第一金属层，剩余位于所述第二开口内的金属膜作为所述第二金属层。

可选的，形成所述N型功函数层前，还包括：在所述应力层表面形成硅化金属层。

可选的，提供基底后，形成所述第二开口前，还包括：在所述第一开口露出的基底表面形成栅介质层。

可选的，所述栅介质层的形成方法包括热氧化处理工艺。