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，所述衬底上具有功能层，所述功能层内具有有源区，所述功能层内具有凹槽，所述凹槽侧壁露出所述有源区；形成种子层，所述种子层至少位于凹槽侧壁所露出的有源区上；在所述有源区内形成开口，所述开口的侧壁露出所述种子层；在侧壁露出所述种子层的开口内形成外延层。通过所述种子层的形成，为所述外延层的形成提供良好的生长表面，从而能够使所形成的外延层填充满所述开口，以提高所形成外延层的质量，减少外延层缺陷的产生，有利于所形成外延层质量的提高，有利于半导体结构性能的改善。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

A semiconductor structure and its forming method include: providing a substrate with a functional layer on which there is an active region, a groove in which the side wall of the groove exposes the active region, forming a seed layer which is at least located on the active region exposed by the side wall of the groove, and forming an opening in the active region. The lateral wall of the opening exposes the seed layer, and an epitaxial layer is formed in the opening where the lateral wall exposes the seed layer. Through the formation of the seed layer, a good growth surface is provided for the formation of the epitaxy layer, so that the formed epitaxy layer can be filled with the opening, so as to improve the quality of the formed epitaxy layer, reduce the generation of defects in the epitaxy layer, improve the quality of the formed epitaxy layer, and improve the structural performance of the semiconductor.

【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，从而可以通过增加沟道掺杂，在抑制晶体管漏电流的同时不损失驱动电流。对晶体管沟道区引入应力的方法为，在晶体管内形成外延层，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，外延层通常由锗硅材料或碳硅材料形成，通过外延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外延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，所述衬底上具有功能层，所述功能层内具有有源区，所述功能层内具有凹槽，所述凹槽侧壁露出所述有源区；形成种子层，所述种子层至少位于凹槽侧壁所露出的有源区上；在所述有源区内形成开口，所述开口的侧壁露出所述种子层；在侧壁露出所述种子层的开口内形成外延层。可选的，所述种子层的材料与所述功能层的材料相同。可选的，所述功能层的材料为硅，所述种子层的材料为硅。可选的，所述种子层的厚度在到范围内。可选的，通过化学气相沉积的方式形成所述种子层。可选的，所述凹槽底部露出所述衬底；所述种子层延伸至所述凹槽底部的衬底上。可选的，形成种子层之后，形成开口之前，还包括：侧壁上形成有所述种子层的凹槽内形成隔离结构。可选的，形成所述隔离结构之后，形成所述开口之前，还包括：在所述有源区上形成栅极结构；所述开口的数量为多个，至少一个开口位于所述栅极结构和所述隔离结构之间。可选的，提供衬底的步骤包括：提供衬底，所述衬底上具有所述功能层；刻蚀所述功能层，在所述功能层内形成所述凹槽，相邻所述凹槽之间的功能层定义为所述有源区。可选的，提供衬底之后，形成种子层之前，还包括：在所述凹槽侧壁和底部上形成氧化层；所述种子层位于所述氧化层上。可选的，形成所述开口的步骤包括：刻蚀所述有源区，在所述有源区内形成预备开口，所述预备开口的侧壁露出所述氧化层；去除所述预备开口侧壁所露出的氧化层，以形成侧壁露出所述种子层的所述开口。可选的，通过氢氟酸清洗的方式去除所述氧化层。可选的，通过外延生长的方式向所述开口内填充半导体材料以形成所述外延层。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底；功能层，所述功能层位于所述衬底上，所述功能层内具有有源区；隔离结构，所述隔离结构位于所述功能层内，且与所述有源区相邻设置；外延层，所述外延层位于所述有源区内；种子层，所述种子层至少位于所述外延层和所述隔离结构之间，且与所述外延层的侧壁相接触。可选的，所述种子层的材料与所述功能层的材料相同。可选的，所述功能层的材料为硅，所述种子层的材料为硅。可选的，所述种子层的厚度在到范围内。可选的，所述种子层还延伸至所述隔离结构和所述有源区之间。可选的，所述隔离结构贯穿所述器件层；所述种子层还位于所述隔离结构和所述衬底之间。可选的，还包括：栅极结构，所述栅极结构位于所述有源区上；所述外延层的数量为多个，至少一个所述外延层位于所述栅极结构和所述隔离结构之间的有源区内；所述种子层至少与位于所述栅极结构和所述隔离结构之间的外延层朝向所述隔离结构的侧壁相接触。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：所述种子层至少位于凹槽侧壁所露出的有源区上；所述开口侧壁露出所述种子层；所以所述外延层形成过程中，所述种子层能够为所述外延层的形成提供良好的生长表面，从而能够使所形成的外延层填充满开口，能够有效提高所述外延层的质量，增大所述外延层的体积，减少外延层缺陷的产生；所述外延层体积的增大，能够提高所述外延层向沟道区域施加应力的效果，有利于载流子迁移率的提高；同时提高了源漏区的掺杂含量，降低源漏区电阻，还能够使后续所形成金属硅化物远离沟道区域，有利于改善沟道性能。本专利技术可选方案中，所述种子层的材料与所述功能层的材料相同。形成所述外延层的过程中，所述开口由所述功能层和所述种子层围成，所以所述开口的侧壁和底部的表面情况相近，能够为半导体材料外延提供类似的生长表面，从而有利于提高所形成外延层的质量，减少外延层缺陷的产生，有利于使所述外延层能够填充满所述开口，有效增大所形成外延层的体积。本专利技术可选方案中，所述种子层的厚度在到范围内。所述种子层的厚度不宜太大也不宜太小。由于所述种子层位于所述有源区和所述隔离结构以及所述外延层和所述隔离结构之间，所述隔离结构内的氧原子可能会扩散至所述种子层内，造成所述种子层的部分厚度被氧化，所以所述种子层的厚度如果太小，则所述种子层被氧化后可能无法为所述外延层的形成提供良好的生长表面，从而会影响所述种子层作用的发挥；所述种子层的厚度如果太大，则可能会影响相邻有源区之间的电绝缘性能，也可能会造成材料浪费、增大工艺难度的问题。附图说明图1是一种半导体结构的剖面结构示意图；图2是多种半导体结构漏端导通电流(Id)和漏端关断漏电流(Idoff)的关系；图3是位于有源区边缘、较小尺寸的核心器件与位于有源区中间、较大尺寸的常规核心器件的比较；图4至图10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剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中具有外延层的半导体结构存在电学性能不良的问题。现结合一种具有外延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，示出了一种半导体结构的剖面结构示意图。所述半导体结构包括：衬底11，所述衬底上具有功能层12；栅极结构13，所述栅极结构13位于所述功能层12上；外延层14，所述外延层14位于所述栅极结构13两侧的功能层12内。具体的，形成所述外延层14的步骤包括：在所述栅极结构13两侧的功能层12内形成开口(图中未示出)；向所述开口12内填充半导体材料以形成所述外延层14。此外，所述功能层12内形成有多个隔离结构15，相邻隔离结构15之间的功能层12定义为有源区AA，所述有源区AA边缘与所述隔离结构15相邻，所述半导体结构的元器件形成于所述有源区内，所以所述外延层14形成于所述有源区AA内。如图1所示，通常情况下，位于所述有源区AA边缘的元器件尺寸相对较小，所述外延层14与所述隔离结构15相邻设置，因此形成所述外延层14的过程中，所述开口由所述有源区AA的功能层12和所述隔离结构15围成，即所述开口侧壁至少部分露出所述隔离结构。所述隔离结构15的材料为介质材料，所述功能层12的材料为半导体材料；一般情况下，所述隔离结构15的材料设置为氧化硅，所述功能层12的材料设置为硅；因此所述开口侧壁和底部的表面环境并不相同，所述外延层14在所述开口底部和侧壁的生长表面不同，所以在所述开口内形成的外延层无法完全填满所述开口，容易出现外本文档来自技高网...

【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，所述衬底上具有功能层，所述功能层内具有有源区，所述功能层内具有凹槽，所述凹槽侧壁露出所述有源区；形成种子层，所述种子层至少位于凹槽侧壁所露出的有源区上；在所述有源区内形成开口，所述开口的侧壁露出所述种子层；在侧壁露出所述种子层的开口内形成外延层。

【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，所述衬底上具有功能层，所述功能层内具有有源区，所述功能层内具有凹槽，所述凹槽侧壁露出所述有源区；形成种子层，所述种子层至少位于凹槽侧壁所露出的有源区上；在所述有源区内形成开口，所述开口的侧壁露出所述种子层；在侧壁露出所述种子层的开口内形成外延层。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述种子层的材料与所述功能层的材料相同。3.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述功能层的材料为硅，所述种子层的材料为硅。4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述种子层的厚度在到范围内。5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，通过化学气相沉积的方式形成所述种子层。6.如权利要求1或5所述的形成方法，其特征在于，所述凹槽底部露出所述衬底；所述种子层延伸至所述凹槽底部的衬底上。7.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成种子层之后，形成开口之前，还包括：侧壁上形成有所述种子层的凹槽内形成隔离结构。8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，形成所述隔离结构之后，形成所述开口之前，还包括：在所述有源区上形成栅极结构；所述开口的数量为多个，至少一个开口位于所述栅极结构和所述隔离结构之间。9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，提供衬底的步骤包括：提供衬底，所述衬底上具有所述功能层；刻蚀所述功能层，在所述功能层内形成所述凹槽，相邻所述凹槽之间的功能层定义为所述有源区。10.如权利要求1或9所述的形成方法，其特征在于，提供衬底之后，形成种子层之前，还包括：在所述凹槽侧壁和底部上形成氧化层；所述种子层位于所述氧化层上。11.如权利要求10所述的形成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨列勇，李洋，张昕，
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