[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

本申请实施例提供一种半导体结构及其形成方法，其中，半导体结构包括：衬底和位于所述衬底上的栅叠层结构；其中，所述栅叠层结构包括：高K介质层；与所述高K介质层接触的第一阻挡层；位于所述高K介质层远离所述衬底一侧的功函数层；位于所述功函数层远离衬底一侧的栅电极层；其中，所述第一阻挡层包含与高K介质层的相同的金属元素。

技术领域

本申请涉及但不限于半导体技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

在动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的制造领域中，随着尺寸不断缩小，二氧化硅(SiO₂)作为介电层不断减薄带来了不可忽略的栅极漏电，因此在器件介电层制备过程中引入了高K介质层。

发明内容

本申请实施例提供一种半导体结构及其形成方法。

第一方面，本申请实施例提供一种半导体结构，包括：衬底和位于所述衬底上的栅叠层结构；其中，所述栅叠层结构包括：高K介质层；与所述高K介质层接触的第一阻挡层；位于所述高K介质层远离所述衬底一侧的功函数层；位于所述功函数层远离衬底一侧的栅电极层；其中，所述第一阻挡层包含与高K介质层的相同的金属元素。

在一些实施例中，所述第一阻挡层位于所述高K介质层靠近所述衬底的一侧。

如此，通过在高K介质层与衬底之间设置第一阻挡层，可以阻挡O向衬底的传输，从而阻止在高K介质层与衬底反应生成氧空位和二氧化硅，从而可以减少阈值电压的漂移，提高器件的稳定性；同时还可以降低绝缘层的生长。

在一些实施例中，还包括：位于所述高K介质层远离所述衬底的一侧，且与所述高K介质层相接触的第二阻挡层。

如此，通过设置与高K介质层相接触的第一阻挡层和第二阻挡层，不仅可以阻挡高K介质层中的O向衬底的传输，降低O的传输，还可以阻挡空气中的氧气或者后续制造工艺中带来的氧气进入栅电极层、功函数层和高K介质层中，更有利于阻止在高K介质层与衬底反应生成氧空位和二氧化硅，进一步减少阈值电压的漂移，提高器件的稳定性；同时还可以进一步降低绝缘层的生长。

在一些实施例中，所述第一阻挡层位于所述高K介质层远离衬底一侧。

在一些实施例中，所述第一阻挡层包括氧化镧铪层，所述第二阻挡层包括氧化镧铪层。

在一些实施例中，所述高K介质层包括氧化硅铪层、氮氧化硅铪层、氧化钽铪层、氧化钛铪层、氧化锆铪层中的至少一层。

在一些实施例中，所述栅电极层包括氮化钛层。

在一些实施例中，所述栅叠层结构还包括：在所述衬底上形成的绝缘层，其中，所述绝缘层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层中的至少一层。

如此，一方面，绝缘层与后续形成的高K栅介质层构成的叠层结构作为栅介质层；另一方面，绝缘层为后续形成高K栅介质层提供良好的界面基础，从而提高形成的高K栅介质层的质量，减小高K栅介质层与衬底之间的界面态密度，且避免高K栅介质层与衬底直接接触造成的不良影响。

在一些实施例中，还包括：位于所述栅叠层结构两侧的侧墙结构；其中，所述侧墙结构包括氮化层。

在一些实施例中，所述高K介质层的厚度为20至所述第一阻挡层的厚度为2至所述栅电极层的厚度为2至

在一些实施例中，所述绝缘层的厚度为10至

第二方面，本申请实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成高K介质层和与所述高K介质层接触的第一阻挡层；在所述高K介质层远离所述衬底一侧形成功函数层；在所述功函数层上形成栅电极层，以在所述衬底上形成栅叠层结构；其中，所述第一阻挡层包含与高K介质层的相同的金属元素。