半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法，其中，形成方法包括：提供衬底；在衬底上形成伪栅极结构；分别在伪栅极结构两侧的衬底中形成源区和漏区，源区和漏区中具有源漏掺杂离子；在源区和漏区上形成介质层，介质层覆盖所述伪栅极结构侧壁；去除伪栅极结构，在介质层中形成开口；对开口底部的衬底进行第一离子注入或第二离子注入，或者对开口底部的衬底进行第一离子注入和第二离子注入；第一离子注入的方向朝向源区，在开口底部的衬底中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层；第二离子注入的方向朝向所述漏区，在开口底部的衬底中注入第二阻挡离子，形成第二阻挡层。所述方法能够降低所形成半导体结构的短沟道效应。

【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
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体器件集成度的提高，晶体管的关键尺寸不断缩小，关键尺寸的缩小意味着在芯片上可布置更多数量的晶体管，进而提高器件的性能。然而，随着器件面积的不断缩小，问题也随之产生。随着晶体管尺寸的急剧减小，伪栅介质层厚度与工作电压不能相应改变使抑制短沟道效应的难度加大，使晶体管的沟道漏电流增大。为了降低半导体器件的短沟道效应，超浅结技术被开发出来。然而超浅结技术容易使晶体管产生漏极结电容和结泄漏。尤其是，对于NMOS的源漏极(source、drain，S/D)注入，需要精确控制注入的条件，这对现有技术也是一项巨大的挑战。现有技术的半导体结构存在短沟道效应较大的问题。
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，能够降低晶体管的短沟道效应。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；在所述衬底上形成伪栅极结构；分别在所述伪栅极结构两侧的衬底中形成源区和漏区，所述源区和漏区中具有源漏掺杂离子；在所述源区和漏区上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅极结构侧壁；去除所述伪栅极结构，在所述介质层中形成开口；对所述开口底部的衬底进行第一离子注入或第二离子注入，或者对所述开口底部的衬底进行第一离子注入和第二离子注入；所述第一离子注入的方向朝向所述源区，在所述开口底部的衬底中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层；所述第二离子注入的方向朝向所述漏区，在所述开口底部的衬底中注入第二阻挡离子，形成第二阻挡层；第一离子注入和第二离子注入之后，在所述开口中形成栅极结构。可选的，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子包括：电性离子，所述电性离子与所述源漏掺杂离子的导电类型相反。可选的，所述电性离子为磷离子、砷离子、硼离子或BF2-离子。可选的，仅对所述开口底部的衬底进行第一离子注入。可选的，所述第一阻挡离子和所述第二阻挡离子包括：氮离子、碳离子或硅离子。可选的，所述第一离子注入的工艺参数包括：注入角度为15度～45度；注入剂量为1E12sccm～1E13sccm；注入能量为1.0KeV～2.5KeV。可选的，所述源区和漏区的材料为含有源漏掺杂离子的硅锗；所述源漏掺杂离子为硼离子或BF2-离子；或者所述源区和所述漏区的材料为含有源漏掺杂离子的硅碳；所述源漏掺杂离子为磷离子或砷离子。可选的，所述源区和漏区的厚度为20nm～70nm。可选的，所述第一阻挡层的深度等于所述源区和漏区的厚度；所述第二阻挡层的深度等于所述源区和漏区的厚度。可选的，所述第一阻挡层的厚度为2nm～6nm。可选的，形成所述源区和漏区之前，还包括：在所述伪栅极结构两侧的衬底中形成晕区，所述晕区与栅极结构之间的间距小于所述源区与栅极结构之间的间距，所述晕区中具有晕区离子，所述晕区离子的导电类型与所述源漏掺杂离子的导电类型相反。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底；位于所述衬底上的栅极结构；分别位于所述栅极结构两侧衬底中的源区和漏区，所述源区和漏区中具有源漏掺杂离子；位于所述栅极结构下方衬底中的第一阻挡层、第二阻挡层中的一种或两种组合，所述第一阻挡层邻近所述源区，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子，所述第二阻挡层邻近所述漏区，所述第二阻挡层中具有第二阻挡离子；位于所述源区和漏区上的介质层，所述介质层覆盖所述栅极结构侧壁。可选的，所述第一阻挡层的深度为30nm～70nm；所述第一阻挡层的厚度为2nm～6nm。可选的，所述第一阻挡层和第二阻挡层的深度与所述源区的厚度相同。可选的，所述第一阻挡层中第一阻挡离子的浓度为1E12atoms/cm2～1E13atoms/cm2。可选的，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子包括电性离子，所述电性离子的导电类型与所述源漏掺杂离子的导电类型相反。可选的，所述电性离子为磷离子、砷离子、硼离子或BF2-离子。可选的，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子包括氮离子、碳离子或硅离子。可选的，所述源区和漏区的材料为硅锗或硅碳。可选的，还包括位于所述栅极结构侧壁表面的外侧墙；位于所述外侧墙下方衬底中的晕区，所述晕区中具有晕区离子，所述晕区离子与所述源漏掺杂离子的导电类型相反。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提供的半导体结构的形成方法中，对所述开口底部的衬底进行第一离子注入或第二离子注入，或者对所述开口底部的衬底进行第一离子注入和第二离子注入。当进行所述第一离子注入，在所述开口底部的衬底中形成第一阻挡层时，所述第一阻挡离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少源区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底的扩散，降低短沟道效应；当进行所述第二离子注入，在所述开口底部的衬底中形成第二阻挡层时，所述第二阻挡离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少漏区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底扩散，降低短沟道效应。进一步，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子与所述源漏掺杂离子的导电类型相反，则所述源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底中扩散的过程中，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子能够与所述源漏掺杂离子复合，从而阻挡源漏掺杂离子向所述栅极结构下方衬底中扩散，进而能够降低短沟道效应。进一步，进行第一离子注入，形成第一阻挡层。由于所述源区一般用于接地，电位较低，源区与第一阻挡层之间的电场较弱，因此所述第一阻挡层不容易增加源区的漏电流。本专利技术技术方案提供的半导体结构中，所述开口底部的衬底中具有第一阻挡层和第二阻挡层中的一种或两种组合。当第一阻挡层中具有第一阻挡离子时，所述第一阻挡离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少源区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底扩散的通道，因此，所述第一阻挡层能够阻挡源区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底扩散，降低短沟道效应；当第二阻挡层中具有第二阻挡离子时，所述第二阻挡离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少漏区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底扩散的通道，因此，所述第二阻挡层能够阻挡漏区中的源漏掺杂离子向栅极结构下方衬底扩散，降低短沟道效应。附图说明图1至图12是本专利技术半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式半导体结构存在诸多问题，例如：短沟道效应较大。结合一种半导体结构的形成方法，分析所形成的晶体管短沟道效应较大的原因：一种半导体结构的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底表面形成栅极结构；以所述栅极结构为掩膜对衬底进行离子注入形成晕区，所述晕区中具有晕区离子；形成晕区之后，形成覆盖所述栅极结构侧壁的外侧墙；形成外侧墙之后，在所述栅极结构两侧的衬底中形成源漏掺杂区，所述源漏掺杂区中具有源漏掺杂离子。所述半导体结构的形成方法中，通过对栅极结构两侧的衬底进行离子注入，在栅极结构两侧衬底中形成晕区。所述晕区中的阻挡离子与所述源漏掺杂区中源漏源漏掺杂离子的导电类型相反，当源漏掺杂离子向晶体管沟道扩散时，容易与所述晕区离子复合，因此，所述晕区能够阻挡源漏掺杂离子向晶体管沟道扩散，从而能够降低所形成半导体结构的短沟道效应。然而，由于所述晕区靠近晶体管沟道，如果所述晕区的阻挡离子浓度较高或者所述晕区的厚度较大，容易使晶体管沟道掺杂的晕区离子浓度较高，从而使晶体管的阈值电压升高，因此，所述晕区的厚度较本文档来自技高网...

【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：提供衬底；在所述衬底上形成伪栅极结构；分别在所述伪栅极结构两侧的衬底中形成源区和漏区，所述源区和漏区中具有源漏掺杂离子；在所述源区和漏区上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅极结构侧壁；去除所述伪栅极结构，在所述介质层中形成开口；对所述开口底部的衬底进行第一离子注入或第二离子注入，或者对所述开口底部的衬底进行第一离子注入和第二离子注入；所述第一离子注入的方向朝向所述源区，在所述开口底部的衬底中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层；所述第二离子注入的方向朝向所述漏区，在所述开口底部的衬底中注入第二阻挡离子，形成第二阻挡层；第一离子注入和第二离子注入之后，在所述开口中形成栅极结构。

【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；在所述衬底上形成伪栅极结构；分别在所述伪栅极结构两侧的衬底中形成源区和漏区，所述源区和漏区中具有源漏掺杂离子；在所述源区和漏区上形成介质层，所述介质层覆盖所述伪栅极结构侧壁；去除所述伪栅极结构，在所述介质层中形成开口；对所述开口底部的衬底进行第一离子注入或第二离子注入，或者对所述开口底部的衬底进行第一离子注入和第二离子注入；所述第一离子注入的方向朝向所述源区，在所述开口底部的衬底中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层；所述第二离子注入的方向朝向所述漏区，在所述开口底部的衬底中注入第二阻挡离子，形成第二阻挡层；第一离子注入和第二离子注入之后，在所述开口中形成栅极结构。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，所述第一阻挡离子和第二阻挡离子包括：电性离子，所述电性离子与所述源漏掺杂离子的导电类型相反。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述电性离子为磷离子、砷离子、硼离子或BF2-离子。4.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，仅对所述开口底部的衬底进行第一离子注入。5.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，所述第一阻挡离子和所述第二阻挡离子包括：氮离子、碳离子或硅离子。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，所述第一离子注入的工艺参数包括：注入角度为15度～45度；注入剂量为1E12sccm～1E13sccm；注入能量为1.0KeV～2.5KeV。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述源区和漏区的材料为含有源漏掺杂离子的硅锗；所述源漏掺杂离子为硼离子或BF2-离子；或者所述源区和所述漏区的材料为含有源漏掺杂离子的硅碳；所述源漏掺杂离子为磷离子或砷离子。8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述源区和漏区的厚度为20nm～70nm。9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一阻挡层的深度等于所述源区和漏区的厚度；所述第二阻挡层的深度等于所述源区和漏区的厚度。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵猛，
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