[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，方法包括：提供衬底，所述衬底上具有源漏掺杂层；在源漏掺杂层上形成沟道柱，所述沟道柱包括第一区和位于第一区上的第二区；在第一区侧壁表面或第二区侧壁表面形成第一功函数层；在沟道柱侧壁表面和第一功函数层表面形成栅极层。所形成的半导体结构性能得到了提升。

技术领域

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

鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括凸出于半导体衬底表面的鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部表面和侧壁的栅极结构，位于栅极结构两侧的鳍部中的源漏掺杂区。与平面式的金属-氧化物半导体场效应晶体管相比，鳍式场效应晶体管具有更强的短沟道抑制能力，具有更强的工作电流。

随着半导体技术的进一步发展，集成电路器件的尺寸越来越小，传统的鳍式场效应晶体管在进一步增大工作电流方面存在限制。具体的，由于鳍部中只有靠近顶部表面和侧壁的区域用来作为沟道区，使得鳍部中用于作为沟道区的体积较小，这对增大鳍式场效应晶体管的工作电流造成限制。因此，提出了一种沟道栅极环绕(gate-all-around，简称GAA)结构的鳍式场效应晶体管，使得用于作为沟道区的体积增加，进一步的增大了沟道栅极环绕结构鳍式场效应晶体管的工作电流。

然而，现有技术中沟道栅极环绕结构鳍式场效应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提供一种半导体结构及其形成方法，以提升沟道栅极环绕结构鳍式场效应晶体管的性能。

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的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有源漏掺杂层；在源漏掺杂层上形成沟道柱，所述沟道柱包括第一区和位于第一区上的第二区；在第一区侧壁表面或第二区侧壁表面形成第一功函数层；在沟道柱侧壁表面和第一功函数层表面形成栅极层。

可选的，所述第一功函数层位于所述第二区侧壁表面。

可选的，所述第一功函数层的形成方法包括：在所述源漏掺杂层表面和所述第一区侧壁表面形成第一牺牲层；在所述第二区侧壁表面形成第一功函数层；形成第一功函数层之后，去除所述第一牺牲层。

可选的，所述栅极层的形成方法包括：去除所述第一牺牲层之后，在第一功函数层侧壁表面和第一区侧壁表面形成栅极材料层；在栅极材料层上形成图形化层；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述栅极材料层，直至暴露出所述衬底表面，形成所述栅极层，所述部分栅极层还延伸到所述沟道柱一侧的衬底表面。

可选的，所述第一功函数层位于所述第一区侧壁表面。

可选的，所述第一功函数层的形成方法包括：在所述第一区侧壁表面和第二区侧壁表面形成第一功函数材料层；在第一区侧壁表面形成第二牺牲层，所述第二牺牲层暴露出所述第二区表面的第一功函数材料层；去除第二区侧壁表面的第一功函数材料层，在所述第一区侧壁表面形成第一功函数层；形成第一功函数层之后，去除所述第二牺牲层。

可选的，所述栅极层的形成方法包括：去除所述第二牺牲层之后，在第一功函数层侧壁表面和第二区侧壁表面形成栅极材料层；在栅极材料层上形成图形化层；以所述图形化层为掩膜刻蚀所述栅极材料层，直至暴露出所述衬底表面，形成所述栅极层，所述部分栅极层还延伸到所述沟道柱一侧的衬底表面。

可选的，在第一区侧壁表面或第二区侧壁表面形成第一功函数层之前，还包括：在所述沟道柱侧壁表面形成第二功函数层。

可选的，所述第一功函数层的材料与所述第二功函数层的材料都为P型功函数材料或N型功函数材料；所述P型功函数材料包括氮化钛或氮化钽；所述N型功函数材料包括钛铝。

可选的，所述第一功函数层的材料与所述第二功函数层的材料互为P型功函数材料和N型功函数材料；所述P型功函数材料包括氮化钛或氮化钽；所述N型功函数材料包括钛铝。