[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810634465.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN108630535A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田武;汪宗武;許文山;孫超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L29/423
• 代理公司: 上海盈盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法包括：提供襯底；在所述襯底表面形成柵介質(zhì)材料層和位于所述柵介質(zhì)材料層表面的柵極材料層；對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行第一離子摻雜，所述第一離子摻雜采用的第一摻雜離子能夠提高P型摻雜離子在所述柵極材料層內(nèi)的分凝系數(shù)；對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行第二離子摻雜，所述第二離子摻雜采用的第二摻雜離子為P型摻雜離子。上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法能夠避免柵極耗盡，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)在PMOS器件中，通常對(duì)柵極進(jìn)行P型離子摻雜以調(diào)整晶體管的柵極與襯底之間的功函數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)PMOS閾值電壓的目的。為了實(shí)現(xiàn)柵極的電接觸，PMOS器件的柵極頂部會(huì)形成金屬接觸層。所述金屬接觸層通常為金屬硅化物。

在3D NAND的工藝過(guò)程中，由于大的熱預(yù)算，需要采用較為穩(wěn)定的WSi₂作為柵極接觸層。PMOS器件的柵極的P型離子摻雜，通常采用B離子摻雜，然而，B在WSi₂中分凝系數(shù)高，擴(kuò)散速率快，導(dǎo)致B穿越WSi₂層和柵極的界面，進(jìn)入到WSi₂層中并在WSi₂層中聚積，引起柵極耗盡，從而造成PMOS器件的閾值電壓漂移，影響PMOS晶體管的性能，從而無(wú)法滿足高速大容量電路的需求。

如何避免柵極耗盡問(wèn)題，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能，是目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，以提高所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括：提供襯底；在所述襯底表面形成柵介質(zhì)材料層和位于所述柵介質(zhì)材料層表面的柵極材料層；對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行第一離子摻雜，所述第一離子摻雜采用的第一摻雜離子能夠提高P型摻雜離子在所述柵極材料層內(nèi)的分凝系數(shù)；對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行第二離子摻雜，所述第二離子摻雜采用的第二摻雜離子為P型摻雜離子。

可選的，所述第一摻雜離子包括C和Ge中的至少一種。

可選的，所述第一離子摻雜包括多次摻雜步驟。

可選的，所述多次注入步驟中，不同摻雜步驟的摻雜深度不同。

可選的，所述第一離子摻雜使得所述柵極材料層的各個(gè)位置處均摻雜有所述第一摻雜離子。

可選的，所述第二摻雜離子包括B或BF₂中的至少一種。

可選的，所述第一離子摻雜和第二離子摻雜均采用離子注入工藝進(jìn)行。

可選的，還包括：在完成所述第一離子摻雜和所述第二離子摻雜之后，對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行退火處理。

可選的，所述退火處理的溫度范圍為950℃～1100℃。

可選的，還包括：刻蝕所述柵極材料層和柵介質(zhì)材料層，形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述襯底表面的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源極和漏極。

可選的，還包括：在所述柵極的頂部表面形成柵極接觸層。

可選的，還包括：在對(duì)所述柵極材料層進(jìn)行第二離子摻雜之后，在所述柵極材料層表面形成金屬接觸層；刻蝕所述金屬接觸層、柵極材料層和柵介質(zhì)材料層，形成柵極結(jié)構(gòu)和位于所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的柵極接觸層，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述襯底表面的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源極和漏極。

可選的，所述柵極接觸層的材料包括鎢硅化物和鎳硅化物中的至少一種。