[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；在所述基底上形成功函数层，形成所述功函数层的步骤包括一个或多个沉积退火处理，所述沉积退火处理包括：在所述基底上形成单层膜；对所述单层膜进行退火处理。本申请实施例对所述单层膜进行退火处理能够提供能量，断开所述单层膜中杂质元素与其他元素的化学键，排出杂质元素，降低所述单层膜中杂质元素的含量，提高单层膜的纯度，相应的功函数层的纯度更高，在半导体结构工作时，功函数层能够更准确的调节半导体结构的阈值电压。

技术领域

本申请实施例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

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。

阈值电压是晶体管的重要参数，对晶体管的性能具有重要影响。不同功能的晶体管往往对阈值电压具有不同的要求，在形成不同晶体管的过程中，需要对不同晶体管的阈值电压进行调节。为了对不同晶体管的阈值电压进行调节，往往在晶体管的栅介质层表面形成功函数层。通过对功函数层的厚度和材料的选择能够使晶体管具有不同的阈值电压。

发明内容

本申请实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，优化半导体结构的电学性能。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成功函数层，形成所述功函数层的步骤包括一个或多个沉积退火处理，所述沉积退火处理包括：在所述基底上形成单层膜；对所述单层膜进行退火处理。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，通入提纯气体。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，通入NH₃。

可选的，采用原子层沉积工艺在所述基底上形成所述单层膜。

可选的，在所述基底上形成单层膜的步骤中，所述单层膜的厚度为至

可选的，所述单层膜的材料包括TiAl、TiN、TaN、TiC、TiSiN或TaC。

可选的，采用尖峰退火工艺或激光退火工艺对所述单层膜进行退火处理。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，工艺温度为450摄氏度至550摄氏度。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，腔室压强小于10Torr。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，工艺时间为5秒至90秒。

可选的，在真空环境中进行所述沉积退火处理。

可选的，对所述单层膜进行退火处理的步骤中，所述单层膜中的Cl元素的原子百分比低于0.5％。