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，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底内具有多个隔离结构；形成位于相邻隔离结构之间衬底上的栅极结构；在所述栅极结构两侧的衬底内形成应力层；在所述应力层上形成帽层，形成帽层的工艺包括旋涂工艺。本发明专利技术技术方案，在形成应力层后，在所述应力层上形成帽层，形成所述帽层的工艺包括旋涂工艺。由于所述帽层是通过旋涂工艺形成的，所以所形成帽层的形貌不会随着所述应力层形貌的变化而变化，而且栅极结构之间的多个帽层具有齐平的表面，所以所形成的帽层能够较好实现对所述应力层形貌的修复，从而有利于提高所形成帽层的表面形貌，有利于改善所形成半导体结构的电学性能。

【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，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用。随着集成电路中元器件密度和集成度的提高，晶体管的尺寸越来越小。随着晶体管尺寸的缩小，晶体管沟道长度、栅极长度也随之缩短。晶体管沟道长度的缩短使缓变沟道的近似不再成立，引起短沟道效应，进而产生漏电流，影响半导体器件的性能。通过对晶体管沟道区引入应力，能够提高沟道内载流子的迁移率，进而提高晶体管的驱动电流，从而抑制晶体管的漏电流。对晶体管沟道区引入应力的方法为，在晶体管内形成应力层，用于向PMOS晶体管的沟道区提供压应力、向NMOS晶体管的沟道区引入拉应力，以提高晶体管沟道区内载流子的迁移率，进而改善晶体管的性能。具体的，应力层通常由锗硅材料或碳硅材料形成，通过应力层与硅晶体之间的晶格失配而形成压应力或拉应力。但是现有技术所形成的具有应力层的半导体结构往往存在电学性能欠佳的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以提高所形成半导体结构的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底内具有多个隔离结构；形成位于相邻隔离结构之间衬底上的栅极结构；在所述栅极结构两侧的衬底内形成应力层；在所述应力层上形成帽层，形成帽层的工艺包括旋涂工艺。可选的，在所述应力层上形成帽层的步骤包括：通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层；对所述前驱层进行固化处理，形成所述帽层。可选的，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层为聚硅烷层。可选的，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层的材料包括聚乙硅烷和环戊硅烷中的一种或两种。可选的，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层还包括溶剂，所述溶剂为碳氢化合物，所述碳氢化合物中碳的原子数大于4。可选的，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述碳氢化合物为C5H12。可选的，形成所述前驱层之后，固化处理之前，所述形成方法还包括：通过回刻的方式去除部分厚度的所述前驱层。可选的，回刻所述前驱层的步骤包括：通过干法刻蚀的方式回刻所述前驱层。可选的，对所述前驱层进行固化处理的步骤包括：对所述前驱层进行烘焙处理；对经烘焙处理的前驱层进行退火处理，以形成所述帽层。可选的，对所述前驱层进行烘焙处理的步骤中，所述烘焙处理的温度在150℃到350℃范围内，所述烘焙处理的时间在5分钟到15分钟范围内。可选的，对经烘焙处理的前驱层进行退火处理的步骤中，所述退火处理的温度在350℃到800℃范围内，所述退火处理的时间在2分钟到8分钟范围内。可选的，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤和对所述前驱层进行固化处理的步骤中的一个或两个步骤包括：在惰性气体气氛下进行所述旋涂工艺或所述固化处理，所述惰性气体的压强在200Torr到500Torr范围内。可选的，形成应力层的步骤包括：在所述栅极结构两侧的衬底内形成开口；向所述开口内填充应力材料，形成所述应力层。可选的，形成应力层的步骤包括：形成“∑”形的应力层。可选的，形成应力层的步骤包括：所述应力层的材料为锗硅材料。可选的，向所述开口内填充应力材料的步骤包括：通过外延生长的方式向所述开口内填充应力材料。可选的，形成帽层之后，所述形成方法还包括：形成覆盖所述帽层的金属层。可选的，形成所述金属层的步骤中，所述金属层的材料为镍。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底，所述衬底内具有多个隔离结构；位于相邻隔离结构之间衬底上的栅极结构；位于栅极结构两侧衬底内的应力层；位于所述应力层上的帽层，所述帽层为通过旋涂工艺所形成的帽层。可选的，所述帽层的材料包括硅。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案，在形成应力层后，在所述应力层上形成帽层，形成所述帽层的工艺包括旋涂工艺。由于形成所述帽层的工艺包括旋涂工艺，所以所形成帽层的形貌不会随着所述应力层形貌的变化而变化，而且栅极结构之间的多个帽层具有齐平的表面，所以所形成的帽层能够较好实现对所述应力层形貌的修复，从而有利于提高所形成帽层的表面形貌，有利于改善所形成半导体结构的电学性能。本专利技术可选方案中，形成聚硅烷材料的所述帽层之后，形成覆盖所述帽层的金属层，以形成金属硅化物减小接触电阻。形成修复层的技术方案相比，本专利技术技术方案直接通过帽层实现对所述应力层形貌的修复，简化了工艺步骤，有利于降低工艺难度，提高良率。附图说明图1至图3是一种具有应力层的半导体结构形成方法各个步骤对应的结构示意图；图4至图9是本专利技术半导体结构形成方法一实施例各个步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中具有应力层的半导体结构存在电学性能不良的问题。现结合一种具有应力层的半导体结构的形成方法分析其性能不良问题的原因：参考图1至图3，示出了一种具有应力层的半导体结构形成方法各个步骤对应的结构示意图。参考图1，提供衬底10，所述衬底10内具有隔离结构11；形成位于相邻隔离结构11之间衬底10上的栅极结构12；在栅极结构12两侧的衬底100内形成应力层13；在所述应力层13上形成帽层14。具体的，形成所述应力层13的步骤包括：在栅极结构12两侧的衬底100内形成开口；向所述开口内填充应力材料，形成所述应力层13。所述应力层12的材料为锗硅。外延生长填充锗硅材料的过程中，锗硅材料在硅衬底不同晶面上的生长速度不相同，在(100)面上的生长速度大于在(111)面上的生长速度。因此在形成的应力层13过程中，与所述隔离结构11相邻接的应力层13往往会出现比较严重的小平面效应(faceteffect)，造成与所述隔离结构13相邻接的应力层13无法完全填充开口，从而使所形成应力层13的形貌出现缺陷(如图1中圈15内所示)。应力层13形貌出现缺陷，会使在所述应力层13上所形成的帽层14也容易随之出现缺陷，会增大形成所述帽层13的工艺难度，难以保证所形成帽层14的形貌；因此在后续工艺中，特别是在形成接触孔的过程中帽层14很容易出现损伤而露出所述应力层13。应力层13的暴露，会增加应力层13受损的可能，从而影响形成半导体结构的良率，影响半导体结构的性能。为了改善应力层13形貌的缺陷，一种方法是通过控制应力层13生长的工艺条件，尽量减少应力层13出现小平面效应，以提高应力层13的形貌。但是这种做法对应力层13形貌缺陷的改善效果有限。另一种方法是，如图2所示，在所述栅极结构12和所述应力层13上形成多晶硅的修复层15；之后如图3所示，再通过回刻的方式去除所述栅极结构12顶部和侧壁的修复层15(如图2所示)，使剩余位于所述应力层13上的所述修复层15修正所述应力层13的形貌。但是，采用修复层15修复所述应力层13形貌的做法中，所述修复层15厚度的控制难度以及对回刻修复层15工艺的控制难度均较大：如果形成修复层15的厚度过大，或者回刻所述修复层15的厚度太小，由于多晶硅材料的修复层15常常是保形覆盖于所述栅极结构12和所述应力层13上的，因此在回刻所述修复层15时，往往很容易在所述栅极结构12侧壁残留修复层15(如图3中圈18内所示)。在后续形成插塞时，在所述栅极结构12侧壁残留本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底内具有多个隔离结构；形成位于相邻隔离结构之间衬底上的栅极结构；在所述栅极结构两侧的衬底内形成应力层；在所述应力层上形成帽层，形成帽层的工艺包括旋涂工艺。

【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：提供衬底，所述衬底内具有多个隔离结构；形成位于相邻隔离结构之间衬底上的栅极结构；在所述栅极结构两侧的衬底内形成应力层；在所述应力层上形成帽层，形成帽层的工艺包括旋涂工艺。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述应力层上形成帽层的步骤包括：通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层；对所述前驱层进行固化处理，形成所述帽层。3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层为聚硅烷层。4.如权利要求2或3所述的形成方法，其特征在于，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层的材料包括聚乙硅烷和环戊硅烷中的一种或两种。5.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述前驱层还包括溶剂，所述溶剂为碳氢化合物，所述碳氢化合物中碳的原子数大于4。6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，通过旋涂工艺在所述应力层上形成前驱层的步骤中，所述碳氢化合物为C5H12。7.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，形成所述前驱层之后，固化处理之前，所述形成方法还包括：通过回刻的方式去除部分厚度的所述前驱层。8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，回刻所述前驱层的步骤包括：通过干法刻蚀的方式回刻所述前驱层。9.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，对所述前驱层进行固化处理的步骤包括：对所述前驱层进行烘焙处理；对经烘焙处理的前驱层进行退火处理，以形成所述帽层。10.如权利要求9所述的形成方法，其特征在于，对所述前驱层进行烘焙处理的步骤中，所述烘焙处理的温度在150℃到3...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，
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