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，所述形成方法包括：形成基底，所述基底包括鳍部，所述鳍部包括相对的第一侧和第二侧；进行不对称氧化处理，使所述鳍部第一侧的侧壁被氧化为第一氧化层，所述第二侧侧壁被氧化为第二氧化层，所述第一氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度，所述第一氧化层和第二氧化层之间具有未被氧化的鳍部，所述未被氧化的鳍部为沟道层；去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层，暴露出沟道层一侧侧壁；形成横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。鳍部经过不对称氧化处理之后形成的所述沟道层的厚度较薄，能够增加栅极对晶体管短沟道效应的控制作用。

【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
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高元件密度以及更高集成度的方向发展，栅极的有效长度也不断减小，导致栅极对沟道控制能力减弱。鳍式场效应晶体管(FinField-EffectTransistor,FinFET)的栅极成类似鱼鳍的叉状3D架构。FinFET的沟道凸出衬底表面形成鳍部，栅极覆盖鳍部的顶面和侧壁，从而使反型层形成在沟道各侧，可于电路的多侧控制电路的接通与断开。这种设计能够增加栅极对沟道区的控制，从而能够很好地抑制晶体管的短沟道效应。然而，现有技术的半导体结构的形成方法存在栅极对晶体管沟道区的控制作用小，漏电流大的问题。
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，能够提高晶体管的集成度，减小漏电流。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：形成基底，所述基底包括衬底和位于衬底表面的鳍部，所述鳍部包括相对的第一侧和第二侧；进行不对称氧化处理，使所述鳍部第一侧的侧壁被氧化为第一氧化层，所述第二侧侧壁被氧化为第二氧化层，所述第一氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度，所述第一氧化层和第二氧化层之间具有未被氧化的鳍部，所述未被氧化的鳍部为沟道层；去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层，暴露出沟道层一侧侧壁，保留在所述沟道层侧壁表面的第一氧化层形成氧化层；形成横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。可选的，所述不对称氧化处理的步骤包括：对鳍部进行改性处理，使鳍部第一侧侧壁的氧化速率大于第二侧侧壁的氧化速率；进行氧化处理，使鳍部第一侧的侧壁氧化为第一氧化层，并使鳍部第二侧侧壁氧化为第二氧化层；可选的，对鳍部进行改性处理的步骤包括：对所述鳍部进行离子注入。可选的，对鳍部进行改性处理的步骤包括：对所述鳍部第一侧进行离子注入，注入离子为碳、氮、磷、砷、硼、锗、硅、氩和氙中的一种或几种的组合。可选的，对所述鳍部进行离子注入的步骤中，注入角度为2°～45°。可选的，对所述鳍部进行离子注入的步骤中，注入剂量为1E14atoms/cm2～5E16atoms/cm2；注入能量为50eV～20KeV。可选的，进行氧化处理的方法为熔炉氧化工艺、现场蒸汽生成氧化工艺、浸润氧化工艺或快速热氧化工艺。可选的，所述基底还包括位于鳍部上的掩膜层以及位于所述衬底表面的隔离结构。可选的，所述掩膜层的材料与所述隔离结构的材料不同。可选的，进行氧化处理之后，所述第一氧化层的厚度为7nm～120nm。可选的，进行氧化处理之后，所述第二氧化层的厚度为2nm～20nm。可选的，去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层之后，所述第一氧化层的厚度为5nm～100nm。可选的，所述沟道层的厚度为8nm～80nm。可选的，形成基底之后，所述鳍部的宽度为10nm～100nm。可选的，去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层的方法包括湿法刻蚀工艺。相应的，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：衬底；位于衬底上的鳍部，所述鳍部包括位于衬底上的沟道层和覆盖所述沟道层一侧侧壁的氧化层，所述氧化层中具有掺杂离子；横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。可选的，所述掺杂离子包括：碳、氮、磷、砷、硼、锗、硅、氩或氙。可选的，所述氧化层的材料包括氧化锗或氧化硅。可选的，所述氧化层的厚度为5nm～100nm。可选的，所述沟道层的厚度为8nm～80nm。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术半导体结构的形成方法中，在进行不对称氧化处理之后，使鳍部两侧形成的氧化层厚度不同，进而在刻蚀氧化层的过程中，仅去除鳍部第二侧的第二氧化层及鳍部第一侧的部分第一氧化层，因此，鳍部第一侧仍覆盖有氧化层，且形成的沟道层的厚度较薄，沟道仅分布于所述沟道层中，从而能够使沟道的厚度减小，增加栅极对晶体管短沟道效应的控制作用，进而减少沟道漏电流。与平面晶体管相比，本专利技术的半导体结构在垂直于鳍部侧壁的方向上形成了由绝缘体和单晶体构成的叠层结构，能够增加半导体结构的集成度。本专利技术的半导体结构中，所述沟道层一侧覆盖有氧化层，且所述沟道层的厚度较薄，沟道仅分布于所述沟道层中，沟道较薄，能够增加栅极对晶体管短沟道效应的控制作用，减小漏电流。此外，与平面晶体管相比，本专利技术的半导体结构在垂直于鳍部侧壁的方向上形成了由绝缘体和单晶体构成的叠层结构，能够增加半导体结构的集成度。附图说明图1至图5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。具体实施方式现有技术的半导体结构的形成方法存诸多问题，包括：所形成的半导体结构的栅极对晶体管沟道区的控制作用小，漏电流大的问题。现结合一种半导体结构的形成方法，分析所形成的半导体结构栅极对晶体管沟道区的控制作用小，漏电流大的原因：所述半导体结构的形成方法中，通过对衬底进行图形化形成鳍部，在所述鳍部部分侧壁和顶部表面形成栅极结构。所述栅极结构覆盖鳍部部分侧壁和顶部表面，因此所形成的沟道分布于鳍部侧壁和顶部表面，并容易延伸至鳍部内部，因此所述鳍部内形成所述沟道的厚度较大，栅极结构对所述鳍部内沟道的控制作用小，不利于抑制短沟道效应。为解决所述技术问题，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，包括：形成基底，所述基底包括衬底和位于衬底表面的鳍部，所述鳍部包括相对的第一侧和第二侧；进行不对称氧化处理，使所述鳍部第一侧的侧壁被氧化为第一氧化层，所述第二侧侧壁被氧化为第二氧化层，所述第一氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度，所述第一氧化层和第二氧化层之间具有未被氧化的鳍部，所述未被氧化的鳍部为沟道层；去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层，暴露出沟道层一侧侧壁，保留在所述沟道层侧壁表面的第一氧化层形成氧化层；形成横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。本专利技术半导体结构的形成方法中，在进行不对称氧化处理之后，使鳍部两侧形成的氧化层厚度不同，进而在刻蚀氧化层的过程中，仅去除鳍部第二侧的第二氧化层及鳍部第一侧的部分第一氧化层，因此，鳍部第一侧仍覆盖有氧化层，且形成的沟道层的厚度较薄，沟道分布于所述沟道层中，从而能够使沟道的厚度减小，增加栅极对晶体管短沟道效应的控制作用，进而减少沟道漏电流。与平面晶体管相比，本专利技术的半导体结构在垂直于鳍部侧壁的方向上形成了由绝缘体和单晶体构成的叠层结构，能够增加半导体结构的集成度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1至图5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。请参考图1，形成基底，所述基底包括衬底201和位于衬底201表面的鳍部202，所述鳍部202包括相对的第一侧和第二侧。本实施例中，所述基底包括：衬底201；位于衬底表面的鳍部202；覆盖所述鳍部202部分侧壁的隔离结构220。在其他实施例中，所述基底还可以包括：衬底；位于衬底表面的隔离结构；位于隔离结构表面上的鳍部。需要说明的是，本实施例中，所述鳍部202与衬底201的材料不相同。在其他实施例中，所述鳍部和衬底的材料还可以相同。具体的，所述衬底2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：形成基底，所述基底包括衬底和位于衬底表面的鳍部，所述鳍部包括相对的第一侧和第二侧；进行不对称氧化处理，使所述鳍部第一侧的侧壁被氧化为第一氧化层，所述第二侧侧壁被氧化为第二氧化层，所述第一氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度，所述第一氧化层和第二氧化层之间具有未被氧化的鳍部，所述未被氧化的鳍部为沟道层；去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层，暴露出沟道层一侧侧壁，保留在所述沟道层侧壁表面的第一氧化层形成氧化层；形成横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。

【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：形成基底，所述基底包括衬底和位于衬底表面的鳍部，所述鳍部包括相对的第一侧和第二侧；进行不对称氧化处理，使所述鳍部第一侧的侧壁被氧化为第一氧化层，所述第二侧侧壁被氧化为第二氧化层，所述第一氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度，所述第一氧化层和第二氧化层之间具有未被氧化的鳍部，所述未被氧化的鳍部为沟道层；去除所述第二氧化层和部分厚度的第一氧化层，暴露出沟道层一侧侧壁，保留在所述沟道层侧壁表面的第一氧化层形成氧化层；形成横跨所述沟道层的栅极结构，所述栅极结构位于所述沟道层部分侧壁和顶部表面。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，所述不对称氧化处理的步骤包括：对鳍部进行改性处理，使鳍部第一侧侧壁的氧化速率大于第二侧侧壁的氧化速率；进行氧化处理，使鳍部第一侧的侧壁氧化为第一氧化层，并使鳍部第二侧侧壁氧化为第二氧化层。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，对鳍部进行改性处理的步骤包括：对所述鳍部进行离子注入。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对鳍部进行改性处理的步骤包括：对所述鳍部第一侧进行离子注入，注入离子为碳、氮、磷、砷、硼、锗、硅、氩和氙中的一种或几种的组合。5.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述鳍部进行离子注入的步骤中，注入角度为2°～45°。6.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述鳍部进行离子注入的步骤中，注入剂量为1E14atoms/cm2～5E16atoms/cm2；注入能量为50eV～20KeV。7.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行氧化处理的方法为、熔炉氧化工艺、现场水汽生成氧化工艺、浸润氧化工艺或快速热氧化工艺。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹国宾，徐小平，
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