[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构的形成方法，形成方法包括：提供衬底，衬底包括第一区域和第二区域；在第一区域形成第一栅极结构，第一栅极结构包括第一初始伪栅介质层和位于第一初始伪栅介质层上的第一伪栅极层；在第二区域形成第二栅极结构，第二栅极结构包括第二伪栅介质层和位于第二伪栅介质层上的第二伪栅极层；去除第一伪栅极层，在第一区域形成第一栅开口，第一栅开口暴露出第一初始伪栅介质层；去除第二伪栅极层，在第二区域形成第二栅开口，第二栅开口暴露出第二伪栅介质层；对第一栅开口暴露出的第一初始伪栅介质层进行氮化处理，形成第一伪栅介质层；形成第一伪栅介质层后，去除暴露出的第二伪栅介质层。所形成的半导体结构改善了晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着技术节点的降低，传统的栅介质层不断变薄，晶体管漏电量随之增加，引起半导体器件功耗浪费等问题。为解决上述问题，现有技术提供一种将金属栅极替代多晶硅栅极的解决方案。其中，后栅极工艺为形成金属栅极的一个主要工艺。后栅极工艺是指在退火工艺后，刻蚀掉多晶硅伪栅极，形成栅极沟槽，再用合适的金属材料填充栅极沟槽以形成金属栅电极，这样可以使金属栅电极避开高温，避免晶体管的阈值电压漂移，从而影响晶体管的性能。

然而，在现有技术中，后栅极工艺形成的晶体管可靠性较差，晶体管的性能有待提升。

发明内容

本发明解决的技术问题是，是提供一种半导体结构及其形成方法，改善了晶体管的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域；在所述第一区域的衬底上形成第一栅极结构，所述第一栅极结构包括第一初始伪栅介质层和位于第一初始伪栅介质层上的第一伪栅极层；在所述第二区域的衬底上形成第二栅极结构，所述第二栅极结构包括第二伪栅介质层和位于第二伪栅介质层上的第二伪栅极层；去除所述第一伪栅极层，在第一区域形成第一栅开口，所述第一栅开口暴露出所述第一初始伪栅介质层；去除所述第二伪栅极层，在第二区域形成第二栅开口，所述第二栅开口暴露出所述第二伪栅介质层；对所述第一栅开口暴露出的第一初始伪栅介质层进行氮化处理，形成第一伪栅介质层；在形成第一伪栅介质层之后，去除暴露出的第二伪栅介质层。

可选的，在对所述第一栅开口暴露出的第一初始伪栅介质层进行氮化处理之前，还包括：在第二区域的介质层上以及第二栅开口的侧壁和底部形成保护层；所述氮化处理以所述保护层为掩膜进行；在所述氮化处理之后，去除所述保护层。

可选的，所述保护层的材料包括：氮化硅；所述保护层的厚度为30埃～80埃。

可选的，去除所述保护层的工艺包括：干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。

可选的，所述保护层的形成方法包括：在所述介质层上、第一栅开口的侧壁和底部、以及第二栅开口的侧壁和底部形成保护材料膜；在部分所述保护材料膜上形成图形化层，所述图形化层暴露出第一区域的保护材料膜；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述保护材料膜，直至暴露出介质层表面和第一栅开口底部的第一初始伪栅介质层表面，形成所述保护层；在所述氮化处理之后，去除所述图形化层。

可选的，所述形成保护材料膜的工艺包括：原子层沉积。

可选的，所述氮化处理的工艺包括等离子体处理。

可选的，所述等离子体处理的工艺参数包括：处理气体包括含氮气体，反应温度为800摄氏度～1000摄氏度；所述第一伪栅介质层中氮原子的原子百分含量为8％～12％。

可选的，所述氮化处理之后，去除暴露出的第二伪栅介质层之前，还包括：对所述第一伪栅介质层进行退火处理；所述退火处理工艺参数包括：退火温度为850摄氏度～1050摄氏度；退火时间为2.7秒～3.3秒。