半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，基底上形成有沟道层结构；对沟道层结构进行氧化处理，形成位于沟道层结构表面的界面层；形成覆盖界面层的栅介质层；形成覆盖栅介质层的氧吸附层，适于吸附界面层中的氧离子；对氧吸附层、栅介质层和界面层进行第一退火处理，适于使界面层中的氧离子向氧吸附层中扩散，且在第一退火处理过程中，氧吸附层吸附氧离子；在第一退火处理后，去除氧吸附层。本发明专利技术在第一退火处理的过程中，界面层中的氧离子向氧吸附层中扩散并被氧吸附层吸附，界面层中的氧离子含量减少，从而减小了界面层的厚度，这有利于减少界面层中的杂质缺陷，相应降低沟道层结构与栅介质层之间的界面态密度，进而提高半导体结构的性能。半导体结构的性能。半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，提高半导体结构的性能。
[0005]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上形成有沟道层结构；对所述沟道层结构的表面进行氧化处理，形成位于所述沟道层结构表面的界面层；形成覆盖所述界面层的栅介质层；形成覆盖所述栅介质层的氧吸附层，所述氧吸附层适于吸附所述界面层中的氧离子；对所述氧吸附层、栅介质层和界面层进行第一退火处理，所述第一退火处理适于使所述界面层中的所述氧离子向所述氧吸附层中扩散，且在所述第一退火处理过程中，所述氧吸附层吸附所述氧离子；在所述第一退火处理后，去除所述氧吸附层。
[0006]可选的，用沉积工艺形成所述氧吸附层，所述沉积工艺的环境氧分压小于所述氧化处理的环境氧分压。
[0007]可选的，采用物理气相沉积工艺形成所述氧吸附层。
[0008]可选的，在所述第一退火处理过程中，所述界面层中的氧离子向所述氧吸附层朝向所述栅介质层的表面中扩散，形成阻挡层，所述阻挡层位于所述沟道层结构侧壁上的栅介质层和氧吸附层之间、以及位于所述沟道层结构顶部上的栅介质层和氧吸附层之间；去除所述氧吸附层后，保留所述阻挡层。
[0009]可选的，所述氧吸附层的材料包括Ta、Ti、TiN、TaN、TiAl、TaAl、AlN和W中的一种或多种。
[0010]可选的，所述氧化处理的工艺包括原位蒸汽生成工艺、化学氧化工艺或热氧化工艺。
[0011]可选的，所述第一退火处理的工艺包括低温炉管退火工艺、尖峰退火工艺、激光退
火工艺或闪光退火工艺。
[0012]可选的，采用湿法刻蚀工艺，去除所述氧吸附层。
[0013]可选的，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液包括APM溶液。
[0014]可选的，所述栅介质层包括高k栅介质层。
[0015]可选的，形成覆盖所述界面层的栅介质层之后，形成覆盖所述栅介质层的氧吸附层之前，所述形成方法还包括：对所述栅介质层进行第二退火处理。
[0016]可选的，所述氧吸附层的厚度为至
[0017]可选的，所述沟道层结构的材料包括SiGe、Ge或Si。
[0018]可选的，去除所述氧吸附层后，所述形成方法还包括：形成覆盖所述栅介质层的功函数层、以及覆盖所述功函数层的栅电极层。
[0019]可选的，所述沟道层结构为凸出于所述基底的鳍部；或者，所述沟道层结构与所述基底间隔设置，所述沟道层结构包括一个或多个在所述基底表面法线方向上间隔设置的沟道层；形成覆盖所述界面层的栅介质层的步骤中，所述栅介质层包围所述沟道层。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0021]本专利技术实施例提供的形成方法中，对沟道层结构的表面进行氧化处理，形成位于所述沟道层结构表面的界面层，接着形成覆盖所述栅介质层的氧吸附层，并对所述氧吸附层、栅介质层和界面层进行第一退火处理，适于使所述界面层中的氧离子向所述氧吸附层中扩散，且在所述第一退火处理过程中，所述氧吸附层吸附所述氧离子，随后去除所述氧吸附层；其中，所述界面层通过对沟道层结构的表面进行氧化处理的方式形成，相应的，所述界面层的材料至少包含有所述沟道层结构材料的元素中的一种，在第一退火处理的过程中，所述界面层与所述氧吸附层之间发生氧化还原反应，所述界面层中的氧离子向所述氧吸附层中扩散，填入所述氧吸附层中相应的氧空位(oxygen vacancy)中，并被所述氧吸附层吸附，所述界面层中的氧离子含量减少，这使得所述界面层中与所述沟道层结构的材料元素相同的部分原子无法与氧形成化学键，与所述沟道层结构的材料元素相同的部分原子中，未成键的原子向所述沟道层结构的表面扩散，因此，所述界面层在所述第一退火处理的过程中被还原，且在所述界面层与所述沟道层结构的界面处，所述界面层中被还原后形成的材料层成为所述沟道层结构的一部分，使得所述界面层的厚度减小，相应的，这有利于减少所述界面层中的杂质缺陷，从而有利于降低所述沟道层结构与栅介质层的界面处的界面态密度(density of interface trap，Dit)，进而提高半导体结构的性能；而且，所述氧吸附层覆盖所述栅介质层，且对所述氧吸附层、栅介质层和界面层进行第一退火处理，与形成覆盖界面层的氧吸附层、并对界面层和氧吸附层进行退火处理，随后再形成栅介质层的方案相比，本专利技术实施例能够避免栅介质层沉积后退火(post deposition annealing，PDA)处理再次向界面层中引入氧离子的问题，使得本专利技术实施例减少所述沟道层结构与栅介质层的界面处的界面态密度的效果显著。
附图说明
[0022]图1至图9是本专利技术半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0023]由
技术介绍
可知，高k金属栅的引入，有利于减小了半导体器件的漏电流。但是，目前半导体结构的性能仍有待提高。
[0024]经研究发现，高k栅介质层和沟道层结构之间通常形成有界面(interfacial layer，IL)层，所述界面层有助于保持沟道层结构的界面态特性并形成良好电气性质的界面，且由于界面层通常覆盖沟道层结构的表面，与晶体管沟道之间的距离较小，因此，界面层的质量会影响器件的性能。
[0025]具体地，目前的一种半导体结构的形成方法包括：提供基底，所述基底上形成有沟道层结构；对沟道层结构的表面进行氧化处理，形成位于所述沟道层结构表面的界面层；形成覆盖所述界面层的高k栅介质层；形成覆盖所述高k栅介质层的功函数层、以及覆盖所述功函数层的栅电极层。
[0026]所述界面层采用对所述沟道层结构进行氧化处理的方式形成，因此，所述界面层的材料至少包含有所述沟道层结构材料的元素中的一种，且所述界面层的材料中含有氧元素。例如，当沟道层结构的材料为锗化硅(SiGe)时，所述界面层的材料为含氧的锗化硅(Si
X
Ge
1-X
O2)。
...

【技术保护点】

【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，所述基底上形成有沟道层结构；对所述沟道层结构的表面进行氧化处理，形成位于所述沟道层结构表面的界面层；形成覆盖所述界面层的栅介质层；形成覆盖所述栅介质层的氧吸附层，所述氧吸附层适于吸附所述界面层中的氧离子；对所述氧吸附层、栅介质层和界面层进行第一退火处理，所述第一退火处理适于使所述界面层中的所述氧离子向所述氧吸附层中扩散，且在所述第一退火处理过程中，所述氧吸附层吸附所述氧离子；在所述第一退火处理后，去除所述氧吸附层。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，采用沉积工艺形成所述氧吸附层，所述沉积工艺的环境氧分压小于所述氧化处理的环境氧分压。3.如权利要求1或2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用物理气相沉积工艺形成所述氧吸附层。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，在所述第一退火处理过程中，所述界面层中的氧离子向所述氧吸附层朝向所述栅介质层的表面中扩散，形成阻挡层，所述阻挡层位于所述沟道层结构侧壁上的栅介质层和氧吸附层之间、以及位于所述沟道层结构顶部上的栅介质层和氧吸附层之间；去除所述氧吸附层后，保留所述阻挡层。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，所述氧吸附层的材料包括Ta、Ti、TiN、TaN、TiAl、TaAl、AlN和W中的一种或多种。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，所述氧化处理的工艺包括原位蒸汽生成工艺、化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：金吉松，亚伯拉罕，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：