半导体结构的制造方法和半导体结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114765108A(43)申请公布日2022.07.19(21)申请号202110047944.4H01L27/108(2006.01)(22)申请日2021.01.14(71)申请人长鑫存储技术有限公司地址230011安徽省合肥市经济开发区空港工业园兴业大道388号(72)发明人杨蒙蒙白杰(74)专利代理机构北京同立钧成知识产权代理有限公司11205专利代理师王欢臧建明(51)Int.Cl.H01L21/336(2006.01)H01L21/28(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/51(2006.01)H01L29/78(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称半导体结构的制造方法和半导体结构(57)摘要本发明提供一种半导体结构的制造方法和半导体结构，涉及半导体制造技术领域，旨在解决现有的半导体结构制造过程中的热预算较高，且炉管的无定形硅层影响功函数层对晶体管的功函数调节过程的问题。本发明的半导体结构的制造方法包括形成第一堆栈层；在第一堆栈层上设置牺牲层。热退火处理第一堆栈层和牺牲层，第一堆栈层形成第二堆栈层。去除牺牲层和第二堆栈层中的功函数复合层和第一导电层，保留第二堆栈层中的衬底、第二界面层和高介电常数层。在高介电常数层上形成栅极层。本发明能够优化半导体结构的功函数调整过程，提升半导体结构的性能。CN114765108ACN114765108A权利要求书1/2页1.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：形成第一堆栈层；其中，所述第一堆栈层包括依次层叠设置的衬底、第一界面层、高介电常数层、第一导电层和功函数复合层；在所述第一堆栈层上设置牺牲层；热退火处理所述第一堆栈层和所述牺牲层，所述第一堆栈层形成第二堆栈层；其中，所述第二堆栈层包括依次层叠设置的所述衬底、第二界面层、所述高介电常数层、所述第一导电层和所述功函数复合层；去除所述牺牲层和所述第二堆栈层中的所述功函数复合层和所述第一导电层，保留所述第二堆栈层中的所述衬底、所述第二界面层和所述高介电常数层；在所述高介电常数层上形成栅极层。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述形成第一堆栈层的步骤中，具体包括：形成衬底，所述衬底包括半导体层，所述半导体层中形成有源极区和漏极区，所述源极区和所述漏极区之间形成有沟道区；在所述衬底上形成第一界面层；在所述第一界面层上形成高介电常数层；在所述高介电常数层上形成功函数复合层。3.根据权利要求1所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述第一导电层和所述牺牲层的形成方法均为物理气相沉积，所述第一导电层和所述牺牲层在同一沉积设备的不同沉积腔室中完成。4.根据权利要求3所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度范围为25‑290nm，所述牺牲层的形成温度范围为25‑400℃。5.根据权利要求2‑4中任一项所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述热退火处理所述第一堆栈层和所述牺牲层，所述第一堆栈层形成第二堆栈层的步骤中，具体包括：热退火处理所述衬底、所述第一界面层、所述高介电常数层、所述第一导电层和所述功函数复合层；所述功函数复合层中的功函数扩散粒子通过热扩散运动至所述第一界面层和所述高介电常数层的界面处，所述第一界面层形成所述第二界面层。6.根据权利要求5所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述热退火处理所述衬底、所述第一界面层、所述高介电常数层、所述第一导电层和所述功函数复合层的步骤中，热退火处理温度范围为800‑1000℃，热退火处理时间范围为10s‑2h。7.根据权利要求1‑4中任一项所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述牺牲层为多晶硅层。8.根据权利要求5所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述功函数复合层包括依次层叠设置的功函数层和第二导电层，所述第二导电层位于所述功函数层远离所述高介电常数层的一侧；所述功函数扩散粒子位于所述功函数层中。9.根据权利要求2所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述衬底为N型衬底，所述源极区、所述漏极区以及所述沟道区均为P型；2CN114765108A权利要求书2/2页所述功函数复合层中的功函数层为AlO层或Al层，功函数扩散粒子为Al离子。10.根据权利要求2所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述衬底为P型衬底，所述源极区、所述漏极区以及所述沟道区均为N型；所述功函数复合层中的功函数层为LaO层或La层，功函数扩散粒子为La离子。11.根据权利要求8所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述第一导电层为TiN层或TaN层；和/或，所述第二导电层为TiN层或TaN层。12.根据权利要求1‑4中任一项所述的半导体