半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，方法包括：提供基底；在基底上形成层间介质层；在层间介质层中形成露出基底的开口；在开口底部和侧壁上形成栅介质层；通过原子层沉积工艺进行至少1次膜层形成工艺，在栅介质层上形成含铝功函数层，当膜层形成工艺次数为1次时，膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次，当膜层形成工艺次数大于1次时，至少第1次膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次；在形成有功函数层的开口中形成金属栅极。通过增加含铝前驱体的脉冲次数，特别是第1次膜层形成工艺中的脉冲次数，以增加开口中的铝原子含量，提高铝原子在开口中的沉积能力，从而增加功函数层的铝原子含量，进而改善晶体管的阈值电压翻转问题。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

A semiconductor structure and its forming method include: providing a substrate; forming an interlayer dielectric layer on the substrate; forming an opening to expose the substrate in the interlayer dielectric layer; forming a gate dielectric layer on the bottom and side walls of the opening; performing at least one film formation process through atomic layer deposition process, forming an aluminium-containing work function layer on the gate dielectric layer, when the number of film formation processes is 1. Secondly, the number of pulses of aluminium-containing precursors in the film forming process is at least 2 times. When the number of pulses of aluminium-containing precursors in the film forming process is greater than 1 time, the number of pulses of aluminium-containing precursors in the first film forming process is at least 2 times; metal gate is formed in the opening of the active function layer. By increasing the number of pulses of aluminium-containing precursors, especially the number of pulses in the first film forming process, the content of aluminium atoms in the opening can be increased, and the deposition ability of aluminium atoms in the opening can be improved, thus increasing the content of aluminium atoms in the work function layer and improving the threshold voltage flip of transistors.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术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。
技术介绍
集成电路尤其超大规模集成电路的主要半导体器件是金属-氧化物-半导体场效应管(MOS晶体管)。随着集成电路制作技术的不断发展，半导体器件技术节点不断减小，半导体器件的几何尺寸遵循摩尔定律不断缩小。当半导体器件尺寸减小到一定程度时，各种因为半导体器件的物理极限所带来的二级效应相继出现，半导体器件的特征尺寸按比例缩小变得越来越困难。其中，在半导体制作领域，最具挑战性的是如何解决半导体器件漏电流大的问题。半导体器件的漏电流大，主要是由传统栅介质层厚度不断减小所引起的。当前提出的解决方法是，采用高k栅介质材料代替传统的二氧化硅栅介质材料，并使用金属作为栅电极，以避免高k材料与传统栅电极材料发生费米能级钉扎效应以及硼渗透效应。高k金属栅的引入，减小了半导体器件的漏电流。然而，引入了高k金属栅的半导体结构中，仍有许多问题亟待解决，其中一个就是功函数的匹配问题，因为功函数将直接影响器件的阈值电压(Vt)和性能。因此功函数必须调整到半导体器件的合适工作范围内。现有技术中，通过在晶体管栅极结构中形成功函本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上形成层间介质层；在所述层间介质层中形成露出所述基底的开口；在所述开口的底部和侧壁上形成栅介质层；通过原子层沉积工艺进行至少1次膜层形成工艺，在所述栅介质层上形成含铝功函数层，当所述膜层形成工艺的次数为1次时，所述膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次，当所述膜层形成工艺的次数大于1次时，至少第1次膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次；在形成有所述功函数层的开口中形成金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上形成层间介质层；在所述层间介质层中形成露出所述基底的开口；在所述开口的底部和侧壁上形成栅介质层；通过原子层沉积工艺进行至少1次膜层形成工艺，在所述栅介质层上形成含铝功函数层，当所述膜层形成工艺的次数为1次时，所述膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次，当所述膜层形成工艺的次数大于1次时，至少第1次膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数至少为2次；在形成有所述功函数层的开口中形成金属栅极。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述功函数层的材料包括TiAl、TaAl和TiAlC中的一种或多种。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述功函数层的厚度为至4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述功函数层中，铝的原子百分比含量为55％至75％。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述功函数层的材料包括TiAl，所述膜层形成工艺的参数包括：所采用的含钛前驱体为TiCl4，所述含铝前驱体为(C2H5)3Al或AlCH3，所述含钛前驱体的载气为Ar，所述含铝前驱体的载气为Ar，所述含钛前驱体的载气的气体流量为50sccm至200sccm，所述含铝前驱体的载气的气体流量为300sccm至800sccm，工艺温度为350摄氏度至450摄氏度，工艺压强为2托至6托。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，当所述膜层形成工艺的次数为1次时，所述膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数为2次至5次；当所述膜层形成工艺的次数大于1次时，第1次膜层形成工艺中含铝前驱体的脉冲次数为2次至5次。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，徐建华，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31