[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

本申请提供半导体结构及其形成方法，所述半导体结构包括：半导体衬底；依次位于所述半导体衬底上的栅介电层、金属栅极；位于所述金属栅极底部和两侧的氧化铝阻挡层；位于所述氧化铝阻挡层底部和侧壁的铝膜；以及位于所述栅介电层和所述铝膜两侧的侧墙。本申请所述的半导体结构及其形成方法，制备方法简单，可以提高生产效率，减少产品颗粒缺陷，并且可以通过控制所述铝膜的厚度来控制栅极阈值电压。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，半导体技术已经渗透至生活中的各个领域，例如航天、医疗器戒、手机通讯都离不开半导体技术所制备出的芯片。半导体器件的一个重要的组成部分是金属栅极，然而金属栅极中的金属原子会扩散到栅介电层中影响器件的阈值电压，因此需要阻挡层来控制所述金属原子的扩散以控制所述阈值电压。

然而，现在的半导体器件栅极结构中的阻挡层形成工艺仍然存在难以控制的问题，需要提供更有效或更可靠的技术方案。

发明内容

本申请提供一种半导体结构及其形成方法，可以控制栅极阈值电压以及提高生产效率。

本申请的一个方面提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有栅介电层和伪栅极层，以及位于所述栅介电层和所述伪栅极层两侧的侧墙；去除所述伪栅极层，形成开口；在所述开口底部和侧壁形成铝膜；在所述铝膜表面形成氧化铝阻挡层；在所述氧化铝阻挡层表面形成金属栅极，所述金属栅极填充所述开口。

在本申请的一些实施例中，所述铝膜的厚度为25至35埃。

在本申请的一些实施例中，所述在所述铝膜表面形成氧化铝阻挡层的方法包括：将所述半导体结构暴露在空气中使所述铝膜表面氧化形成所述氧化铝阻挡层。

在本申请的一些实施例中，所述在所述铝膜表面形成氧化铝阻挡层的方法包括：将所述半导体结构设置于反应腔中；向所述反应腔中通入氧气使所述铝膜表面氧化形成所述氧化铝阻挡层。

在本申请的一些实施例中，所述氧化铝阻挡层的厚度为10至20埃。

在本申请的一些实施例中，所述金属栅极包括依次位于所述氧化铝阻挡层表面的钛铝层、氮化钛层、钛金属层和铝金属层。

在本申请的一些实施例中，所述半导体结构的形成方法还包括：在所述栅介电层表面形成盖帽层，所述盖帽层包括位于所述栅介电层表面的钛金属层和位于所述钛金属层表面的富氮氮化钛层。

本申请的另一个方面还提供一种半导体结构，包括：半导体衬底；依次位于所述半导体衬底上的栅介电层、金属栅极；位于所述金属栅极底部和两侧的氧化铝阻挡层；位于所述氧化铝阻挡层底部和侧壁的铝膜；以及位于所述栅介电层和所述铝膜两侧的侧墙。

在本申请的一些实施例中，所述金属栅极包括依次位于所述氧化铝阻挡层表面的钛铝层、氮化钛层、钛金属层和铝金属层。

在本申请的一些实施例中，所述铝膜的厚度为5至25埃。

在本申请的一些实施例中，所述氧化铝阻挡层的厚度为10至20埃。

在本申请的一些实施例中，所述半导体结构还包括：位于所述栅介电层表面的盖帽层，所述盖帽层包括位于所述栅介电层表面的钛金属层和位于所述钛金属层表面的富氮氮化钛层。

本申请所述的半导体结构及其形成方法，制备方法简单，可以提高生产效率，减少产品颗粒缺陷，并且可以通过控制所述铝膜的厚度来控制栅极阈值电压。

附图说明