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，所述形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构的两侧分别具有相对的第一侧和第二侧；在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽；在所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子；形成所述第一阻挡层之后，在所述第一凹槽中和所述栅极结构第二侧的衬底中形成源漏掺杂层。形成所述源漏掺杂层之前，在所述第一凹槽侧壁中形成第一阻挡层。所述第一阻挡离子能够进减少源漏掺杂层中的离子向栅极结构下方衬底扩散的通道，因此，所述形成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，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。MOS管缩小进而栅极变短，从而在栅极下面的电流沟道也跟着变短，当MOS管沟道缩短到一定程度时，就会出现短沟道效应。理论上说，沟道长度为源极前延到漏极前延的距离，然而，沟道的有效长度会受到源极和漏极与衬底形成的结面空泛区的影响而发生变化。当沟道长度与结面空泛区的深度相当或者更短时，结面空泛区会明显的切入电流沟道，导致栅极阈值电压降低，这便是短沟道效应。为了降低半导体器件的短沟道效应，现有技术在形成源漏掺杂层之前，在栅极结构两侧的衬底中形成晕区。然而，晕区对晶体管短沟道效应的抑制作用很有限，因此，现有技术形成的半导体结构仍然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，能够降低所形成半导体结构的短沟道效应。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；在所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构的两侧分别具有相对的第一侧和第二侧；在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽；在所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子；形成所述第一阻挡层之后，在所述第一凹槽中和所述栅极结构第二侧的衬底中形成源漏掺杂层。可选的，形成所述第一阻挡层的步骤包括：对所述第一凹槽侧壁进行离子注入，在所述第一凹槽侧壁中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层。可选的，形成所述第一阻挡层的步骤包括：在所述第一凹槽侧壁表面形成初始阻挡层，在形成所述初始阻挡层的过程中，对所述初始阻挡层进行原位掺杂，形成所述第一阻挡层。可选的，在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽的步骤包括：在所述栅极结构第二侧衬底上形成图形层；以所述图形层和所述栅极结构为掩膜对所述衬底进行刻蚀，在所述栅极结构第一侧衬底中形成第一凹槽；所述源漏掺杂层包括：位于所述第一凹槽中的源掺杂层；位于所述栅极结构第二侧衬底中的漏掺杂层；形成所述源漏掺杂层的步骤包括：在所述栅极结构第二侧衬底中形成第二凹槽；在所述第一凹槽中形成源掺杂层；在所述第二凹槽中形成漏掺杂层。可选的，还包括：在所述栅极结构第二侧衬底中形成第二凹槽；在所述第二凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第二阻挡层，所述第二阻挡层中具有第二阻挡离子；形成所述源漏掺杂层的步骤包括：分别在所述第一凹槽和第二凹槽中形成所述源漏掺杂层。可选的，所述第二阻挡离子包括：碳离子、氮离子、硅离子和电性离子中的一种或多种组合。可选的，所述源漏掺杂层中具有掺杂离子，所述电性离子与所述掺杂离子的导电类型相反。可选的，形成所述第一凹槽的工艺包括干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法、湿法刻蚀的共同作用。可选的，所述第一阻挡离子包括：碳离子、氮离子、硅离子和电性离子中的一种或多种组合。可选的，所述源漏掺杂层中具有掺杂离子，所述掺杂离子与所述电性离子的导电类型相反。可选的，所述阻挡层中第一阻挡离子的浓度为1E19atoms/cm3～5E20atoms/cm3；所述第一阻挡层的厚度为1nm～20nm。可选的，形成所述第一凹槽之前，还包括：对所述栅极结构第一侧和第二侧的衬底进行晕区离子注入，形成晕区。可选的，形成所述晕区之后，形成所述第一凹槽之前，还包括：形成覆盖所述栅极结构侧壁的阻挡侧墙。可选的，所述源漏掺杂层的材料为硅锗或硅碳。可选的，所述第一凹槽中的源漏掺杂层用于形成源掺杂层。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，所述栅极结构的两侧包括相对的第一侧和第二侧；位于所述栅极结构第一侧衬底中的第一凹槽；位于所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面的第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子；位于所述第一凹槽中和所述栅极结构第二侧衬底中的源漏掺杂层。可选的，所述源漏掺杂层包括：位于所述第一凹槽中的源掺杂层；位于所述栅极结构第二侧衬底中的漏掺杂层。可选的，还包括：位于所述栅极结构第二侧衬底中的第二凹槽；位于所述第二凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面的第二阻挡层，所述第二阻挡层中具有第二阻挡离子。可选的，所述源漏掺杂层中具有掺杂离子，所述第一阻挡离子包括：碳离子、氮离子、硅离子电性离子中的一种或多种组合，所述电性离子与所述阻挡离子的导电类型相反。可选的，还包括：覆盖所述栅极结构侧壁的阻挡侧墙；覆盖所述栅极结构第一侧侧壁的阻挡侧墙位于所述第一阻挡层上。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，形成所述源漏掺杂层之前，在所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子。所述第一阻挡离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少源漏掺杂层中的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漏掺杂层中的离子向栅极结构下方衬底扩散，从而降低短沟道效应。进一步，所述第一阻挡离子为电性离子，且所述电性离子与所述掺杂离子的导电类型相反，所述掺杂离子向栅极结构下方衬底中扩散的过程中，所述第一阻挡离子能够与所述掺杂离子复合，从而阻挡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，当所述第一阻挡离子为电性离子时，所述电性离子与掺杂离子的导电类型相反，则所述第一阻挡层与所述源漏掺杂层形成PN结。所述第一凹槽中形成的源漏掺杂层为源掺杂层，源掺杂层一般需要接地或与衬底同电位，电位较低，因此所述源掺杂层与衬底之间的电场较弱。当形成的晶体管处于关闭状态时，由于源掺杂层与衬底之间的电场较弱，第一阻挡层与所述源漏掺杂层形成的PN结不容易被击穿，从而不容易增加源掺杂层与第一阻挡层之间的漏电流，从而不容易影响所形成半导体结构的电学性能。本专利技术技术方案提供的半导体结构中，所述第一凹槽侧壁中具有第一阻挡层。所述第一注入离子能够进入所述衬底原子的间隙中，从而减少源漏掺杂层中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掺杂离子向栅极结构下方衬底中扩散，从而降低短沟道效应。附图说明图1至图8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的形成方法存在诸多问题，例如：所形成的半导体结构容易产生短沟道效应，漏电流较大。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，漏电流较大的原因：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；在形成所述晕区之后，对栅极结构两侧进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区；形成轻掺杂区之后，形成覆盖所述栅极结构侧壁的阻挡侧墙；在所述栅极结构两侧的晕区中形成源漏掺杂层，所述源漏掺杂层中具有源漏掺杂离子；对所述漏源掺杂区进行退火处理。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；在所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构的两侧分别具有相对的第一侧和第二侧；在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽；在所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子；形成所述第一阻挡层之后，在所述第一凹槽中和所述栅极结构第二侧的衬底中形成源漏掺杂层。

【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；在所述衬底上形成栅极结构，所述栅极结构的两侧分别具有相对的第一侧和第二侧；在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽；在所述第一凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第一阻挡层，所述第一阻挡层中具有第一阻挡离子；形成所述第一阻挡层之后，在所述第一凹槽中和所述栅极结构第二侧的衬底中形成源漏掺杂层。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，形成所述第一阻挡层的步骤包括：对所述第一凹槽侧壁进行离子注入，在所述第一凹槽侧壁中注入第一阻挡离子，形成第一阻挡层。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一阻挡层的步骤包括：在所述第一凹槽侧壁表面形成初始阻挡层，在形成所述初始阻挡层的过程中，对所述初始阻挡层进行原位掺杂，形成所述第一阻挡层。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述栅极结构第一侧的衬底中形成第一凹槽的步骤包括：在所述栅极结构第二侧衬底上形成图形层；以所述图形层和所述栅极结构为掩膜对所述衬底进行刻蚀，在所述栅极结构第一侧衬底中形成第一凹槽；所述源漏掺杂层包括：位于所述第一凹槽中的源掺杂层；位于所述栅极结构第二侧衬底中的漏掺杂层；形成所述源漏掺杂层的步骤包括：在所述栅极结构第二侧衬底中形成第二凹槽；在所述第一凹槽中形成源掺杂层；在所述第二凹槽中形成漏掺杂层。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在所述栅极结构第二侧衬底中形成第二凹槽；在所述第二凹槽邻近所述栅极结构的侧壁表面形成第二阻挡层，所述第二阻挡层中具有第二阻挡离子；形成所述源漏掺杂层的步骤包括：分别在所述第一凹槽和第二凹槽中形成所述源漏掺杂层。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二阻挡离子包括：碳离子、氮离子、硅离子和电性离子中的一种或多种组合。7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述源漏掺杂层中具有掺杂离子，所述电性离子与所述掺杂离子的导电类型相反。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，形成所述第一凹槽的工艺包括干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法、湿法刻蚀的共同作用。9.如权利要求1所述的半导体结构的...

【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