[发明专利]晶体管结构及其形成方法

说明书

一种晶体管及其形成方法，形成方法包括：提供基底；提供基底；在所述基底上形成栅极结构；其中，所述形成所述栅极结构的步骤包括：在所述基底上形成多层膜，所述多层膜中至少一层为单一元素层；对所述多层膜进行加热形成功函数层。与对合金靶材溅射形成的单层合金膜加热形成的功函数层相比，本发明实施例使得形成的基板边缘的功函数层和中心的功函数层中各原子或离子比例相差较小，进而使得基板上中心和边缘区域的功函数值相差较小，使得后续形成晶体管的性能及其均一性得到提高。

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶体管结构及其形成方法。

背景技术

在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，为了适应更小的特征尺寸，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，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，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极结构对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(short-channel effects，SCE)更容易发生。

因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅极结构至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极结构对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；栅极结构也从原来的多晶硅栅极结构向金属栅极结构转变，在金属栅极结构中的功函数层能够调整半导体结构的阈值电压。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种晶体管结构及其形成方法，提升器件的电学性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种晶体管结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成栅极结构；其中，所述形成所述栅极结构的步骤包括：在所述基底上形成多层膜，所述多层膜中至少一层为单一元素层；对所述多层膜进行加热形成功函数层。

相应的，本发明实施例还提供一种晶体管结构，包括：基底；多层膜，位于所述基底上；所述多层膜中至少一层为单一元素层，所述多层膜用于加热形成功函数层。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例通常所述晶体管形成在所述基板上，所述晶体管包括基底，在基底上形成栅极结构；形成所述栅极结构的步骤包括：在所述基底上形成多层膜，所述多层膜中至少一层为单一种元素层；对所述多层膜进行加热形成功函数层。本实施例中，所述多层膜通常经过溅射工艺形成，对合金靶材溅射形成单层合金膜加热形成功函数层，因为合金靶材中不同的原子或离子溅射角度不同，基板上中心区域功函数层和边缘区域功函数层的原子或离子的比例相差较大；单一元素层是通过对单一元素靶材溅射形成的，所述单一元素的原子或离子的溅射角度相同，因此基板上中心和边缘区域的厚度相同，与对合金靶材溅射形成的单层合金膜加热形成的功函数层相比，本发明实施例使得形成的基板边缘的功函数层和中心的功函数层中各原子或离子比例相差较小，进而使得基板上中心和边缘区域的功函数值相差较小，使得后续形成晶体管的性能及其均一性得到提高。

附图说明

图1是基板上从中心指向边缘的方向上阈值电压的变化示意图；

图2至图11是本发明晶体管的形成方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图；

图12是本发明晶体管的形成方法第二实施例中形成多层膜步骤的结构示意图。

具体实施方式

目前所形成的器件仍有性能不佳的问题。现结合基板上中心与边缘的阈值电压的差异来分析器件性能不佳的原因。