半导体结构及其形成方法技术

本公开提供一种半导体结构及其形成方法。上述半导体结构包括基板及介面层形成在该基板上。上述半导体结构还包括栅极结构形成在该介面层上。此外，以金属锗氧化物、金属硅氧化物或金属锗硅氧化物形成该介面层，且该介面层与该基板的一顶表面直接接触。本发明专利技术的半导体结构可提升半导体结构的效能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体结构及其形成方法，且特别涉及一种具额外氧化物层的栅极结构及其形成方法。
技术介绍
半导体装置应用于各种电子装置，例如个人电脑、手机、数码相机等各式电子仪器。半导体装置的形成通常包括在半导体基板上依序沉积绝缘层或介电层、导电层及半导体层材料，并利用光刻图案化各种材料层，以在基板上形成电路元件。然而，虽然现有的半导体工艺已可达到部分应用上的需求，但随着元件尺寸的缩小，其表现仍未在所有层面上令人满意。
技术实现思路
在一些实施例中，本专利技术提供一种半导体结构。上述半导体结构包括基板及介面层形成在该基板上。上述半导体结构还包括栅极结构形成在该介面层上。此外，以金属锗氧化物、金属硅氧化物或金属锗硅氧化物形成该介面层，且该介面层与该基板的一顶表面直接接触。在一些实施例中，本专利技术提供一种半导体结构。上述半导体结构包括基板以一第一化合物形成以及介面层形成在该基板上。此外，该介面层以第二化合物形成，且该第二化合物包括金属、氧及该第一化合物。上述半导体结构还包括盖层形成在该介面层上。在一些实施例中，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法。上述半导体结构的形成方法包括在一基板上形成一氧化物层以及在该氧化物层上形成一第一金属氧化物层。上述半导体结构的形成方法还包括在该第一金属氧化物层上形成一金属层，使得该第一金属氧化物层的一顶部分和该金属层反应，而形成一第二金属氧化物层，且该第一金属氧化物层的一底部分和该氧化物层反应形成一介面层。本专利技术的半导体结构及其形成方法可提升半导体结构的效能。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明图1A至图1F为在一些实施例中形成半导体结构100a的各阶段剖面图。图2A至图2B为在一些实施例中形成半导体结构的剖面图。图3A至图3E为在一些实施例中形成包含介面层的半导体结构的各阶段剖面图。图4A至图4C显示在一些实施例中半导体结构的剖面图。图5A至图5C显示在一些实施例中，包括形成介面层的半导体结构的各阶段剖面图。图6A及图6B显示在一些实施例中半导体结构的剖面图。图7显示在一些实施例中半导体结构的剖面图。其中，附图标记说明如下：100a、100b、100c、100d、100e～半导体结构100f、100g、100h、100i、100j～半导体结构102～基板104～氧化物层T1、T2、T3、T4～厚度106、106d、106e～第一金属氧化物层106f、106h、106i～第一金属氧化物层108～金属层110～第二金属氧化物112、112c、112d、112f～介面层112g、112i、112h、112j～介面层216、316～栅极介电层218～虚设栅极电极层222～密封层224～间隙物226～源极/漏极结构228～接触蚀刻停止层230～层间介电层232、332～沟槽234、234e、234d、234f～栅极结构234g、234h、234i、234j～栅极结构236～功函数金属层238～栅极电极层具体实施方式以下描述本公开的实施例的利用及制造。然而，应了解的是，上述实施例可用于各种广泛的特定内容。所描述特定的实施例仅用以说明，但并不用以限定本公开的范围。应了解以下公开了应用于本公开的不同元件的许多不同的实施例或例子。以下所描述的元件及排列的特定例子仅用于简化本公开。这些例子当然只是例子，而非以此为限。此外，在第二工艺之前进行第一工艺这样的描述中，可包括在第一工艺之后紧接着进行第二工艺这样的实施例，也可包括在第一及第二工艺之间进行额外的工艺的实施例。为了简化即清楚，各种元件可任意绘制为不同尺寸。此外，形成第一元件在第二元件上或之上的描述，可包括第一及第二元件直接接触或间接接触的实施例。描述一些不同的实施例。在各种视图及说明的实施例中，利用类似的元件符号标示类似的元件。应了解的是，在此方法的其他实施例中，可在方法之前、之中及之后提供额外的操作，且所描述的一些操作可取代或省略。在本公开一些实施例中提供半导体结构及其形成方法。半导体结构包括形成在基板上的介面层。通过在相对低温下进行自发反应，使氧化物层及金属氧化物层反应以形成上述介面层。所形成的半导体结构可具有相对较低的等效氧化物厚度(equivalentoxidethickness；EOT)及低介面缺陷密度(interfacetrapdensity；Dit)。图1A至图1F为在一些实施例中形成半导体结构100a的各阶段剖面图。如图1A所示，在一些实施例中，提供基板102。基板102可为半导体晶圆。在一些实施例中，以第一化合物形成基板102。在一些实施例中，第一化合物为锗、硅或硅锗。亦即，基板102可为硅基板、锗基板或硅锗基板。如图1A所示，在一些实施例中，在基板102上形成氧化物层104。在一些实施例中，以第一化合物(其用以形成基板102)的氧化物形成氧化物层104。在一些实施例中，以氧化锗、氧化硅或氧化硅锗形成氧化物层104。在一些实施例中，基板102为锗基板，并以氧化锗形成氧化物层104。在一些实施例中，利用快速热工艺(rapidthermalprocess)或炉管回火工艺氧化基板102的顶表面以形成氧化物层104。在一些实施例中，利用沉积工艺形成氧化物层104，例如原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。在一些实施例中，氧化物层104的厚度T1介于约0.1纳米至约10纳米。氧化物层104的厚度可能影响到在后续工艺中所形成的介面层的厚度。形成介面层的方法将详述于后。如图1B所示，在一些实施例中，在形成氧化物层104之后，在氧化物层104上形成第一金属氧化物层106。在一些实施例中，选择用以形成第一金属氧化物层106的材料，使其标准自由能(standardfreeenergy)小于用来形成氧化物层104的材料的标准自由能。上述标准自由能可定义为在一大气压、25度(℃)下金属及氧反应形成每摩尔金属氧化物的反应的自由能。例如，在下式中的MxOy的自由能可定义为MxOy的标准自由能。aM+bO2→cMxOyΔG0在上式中，x为正整数，y为正整数且a、b、c为反应的平衡常数。当用来形成第一金属氧化物层106的金属氧化物的标准自由能小于用以形成氧化物层104的氧化物(如：二氧化锗)的标准自由能时，在后续工艺中，第一金属氧化物层106倾向捕捉氧化物层104中的氧(细节将于后详述)。在一些实施例中，用以形成第一金属氧化物层106的材料包括铝(Al)、钇(Y)、镓(Ga)、钪(Sc)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、鉯(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)或镏(Lu)。可利用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、旋转涂布或其他适当的工艺形成第一金属氧化物层106。在一些实施例中，第一金属氧化物层106的厚度T2介于约0.1纳米至约10毫米。第一金属氧化物层106的厚度可能会影响到在后续工艺中形成的介面层的厚度。介面层的形成将详述于后。如图1C所示，在一些实施例中，在形成第一金属氧化物层106之后，在第一金属氧化物层106上形成金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：一基板；一介面层，形成在该基板上；以及一栅极结构，形成在该介面层上，其中，以金属锗氧化物、金属硅氧化物或金属锗硅氧化物形成该介面层，且该介面层与该基板的一顶表面直接接触。

【技术特征摘要】
2015.06.29 US 14/753,5561.一种半导体结构，包括：一基板；一介面层，形成在该基板上；以及一栅极结构，形成在该介面层上，其中，以金属锗氧化物、金属硅氧化物或金属锗硅氧化物形成该介面层，且该介面层与该基板的一顶表面直接接触。2.如权利要求1所述的半导体结构，其中该介面层中的该金属包括铝(Al)、钇(Y)、镓(Ga)、钪(Sc)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、鉯(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)或镏(Lu)。3.如权利要求1所述的半导体结构，更包括：一金属氧化物层，设置在该介面层及该栅极结构之间，其中该金属氧化物层及该介面层包括一相同的金属元素。4.如权利要求3所述的半导体结构，其中该栅极结构包括：一功函数金属层，形成在该介面层上；以及一栅极电极层，形成在该功函数金属层上，其中以不同材料形成该功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李暐凡，刘致为，王锦焜，范彧达，黄智雄，林子尧，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71