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，其中方法包括：提供基底，基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，栅极区鳍部侧壁和顶部具有横跨鳍部的栅极结构；在基底上、外延区鳍部侧壁和顶部、以及栅极结构侧壁和顶部形成保护膜；去除外延区的部分保护膜和部分鳍部，形成第一开口，第一开口沿垂直于鳍部延伸方向上贯穿鳍部；去除第一开口底部部分鳍部，形成第二开口，第二开口顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口后，去除外延区的部分保护膜，形成保护层，保护层顶部低于第一开口底部，且保护层暴露出部分鳍部侧壁；在第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。所述方法形成的晶体管的性能较好。

【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，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的元件密度，以及更高的集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越短，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，产生漏电流，最终影响半导体器件的电学性能。为了克服晶体管的短沟道效应，抑制漏电流，现有技术提出了鳍式场效应晶体管(FinFET)，鳍式场效应晶体管是一种常见的多栅器件。鳍式场效应晶体管的结构包括：位于半导体衬底表面的鳍部和介质层，所述介质层覆盖部分所述鳍部的侧壁，且介质层表面低于鳍部顶部；位于介质层表面、以及鳍部的顶部和侧壁表面的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的鳍部内的源区和漏区。然而，随着半导体器件的尺寸不断缩小，鳍式场效应晶体管的制造工艺受到了挑战，难以保证鳍式场效应晶体管的性能稳定。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是半导体结构及其形成方法，以提高晶体管的性能。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，所述鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，所述栅极区鳍部的侧壁和顶部表面具有横跨所述鳍部的栅极结构；在所述基底上、外延区鳍部的侧壁和顶部表面、以及栅极结构的侧壁和顶部表面形成保护膜；去除所述外延区的部分保护膜和部分鳍部形成第一开口，所述第一开口沿垂直于鳍部的延伸方向上贯穿鳍部；去除所述第一开口底部部分的鳍部，在所述第一开口底部形成第二开口，所述第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口之后，去除所述外延区的部分保护膜，形成保护层，所述保护层顶部低于第一开口底部，且所述保护层暴露出部分鳍部的侧壁；在所述第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。可选的，所述第二开口侧壁的晶向包括<111>；所述保护层暴露出的鳍部侧壁的晶向为<110>。可选的，所述第一开口的形成步骤包括：在所述栅极区和部分外延区的保护膜表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分外延区保护膜的顶部表面；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述保护膜以及位于保护膜底部部分的鳍部，形成所述第一开口。可选的，所述第一开口的深度与鳍部高度的比值为：1/3～5/6。可选的，所述第二开口的形成工艺包括：干法刻蚀工艺；所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体包括含氧气体和含氟气体，所述含氧气体包括O2，含氟气体包括CH2F2。可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈“V”型；所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，且所述第二开口的侧壁在第二开口的底部相交。可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈碗型；所述第二开口的侧壁向基底内凹陷，所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，所述第二开口的侧壁与底部的夹角为圆角。可选的，所述基底还具有隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖部分鳍部的侧壁。可选的，所述保护层到隔离层表面的距离与第二开口顶部到隔离层表面的距离比为：7/10～9/10。可选的，所述外延层的材料包括硅或者碳化硅；所述外延层的形成工艺包括：外延生长工艺。可选的，形成所述外延层之后，所述形成方法还包括：在所述外延层内掺入掺杂离子形成源漏掺杂区；在所述基底和源漏掺杂区上、鳍部的侧壁和顶部表面、栅极结构的侧壁和顶部表面形成介质层；去除所述源漏掺杂区上的介质层，直至暴露出源漏掺杂区的顶部表面，在所述介质层内形成接触孔；在所述接触孔内形成插塞。本专利技术还提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，所述鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，所述栅极区鳍部的侧壁和顶部表面具有横跨所述鳍部的栅极结构；位于所述外延区鳍部内的第一开口，所述第一开口沿垂直于鳍部的延伸方向上贯穿鳍部；位于第一开口底部鳍部内的第二开口，所述第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸；位于所述基底上、外延区鳍部部分侧壁、以及栅极结构侧壁和顶部表面的保护层，且所述保护层暴露出第二开口侧壁部分的鳍部表面；位于第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面的外延层。可选的，所述第二开口侧壁的晶向包括<111>；所述保护层暴露出的鳍部侧壁的晶向为<110>。可选的，所述第一开口的深度与鳍部高度的比值为：1/3～5/6。可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈“V”型；所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，且所述第二开口的侧壁在第二开口的底部相交。可选的，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈碗型；所述第二开口的侧壁向基底内凹陷，所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，所述第二开口的侧壁与底部的夹角为圆角。可选的，所述基底还具有隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖部分鳍部的侧壁；所述保护层到隔离层表面的距离与第二开口顶部到隔离层表面的距离比为：7/10～9/10。可选的，所述外延层的材料包括硅或者碳化硅。可选的，所述半导体结构还包括：所述外延层内具有掺杂离子的为源漏掺杂区；位于基底和源漏掺杂区上、鳍部的侧壁和顶部表面、栅极结构的侧壁和顶部表面的介质层；位于介质层内暴露出源漏掺杂区顶部表面的接触孔；位于所述接触孔内的插塞。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，形成所述第一开口和第二开口之后，形成保护层，所述保护层顶部低于第一开口底部，且所述保护层暴露出部分鳍部的侧壁。由于第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸，使得第二开口侧壁的晶向与保护层暴露出鳍部侧壁的晶向不同，则后续在形成外延层的过程中，不仅具有沿第二开口侧壁晶向方向上的生长速率，还具有沿保护层暴露出的鳍部侧壁晶向方向上的生长速率，使得所形成的外延层的表面积较大。所述外延层用于后续形成源漏掺杂区，因此，所述源漏掺杂区的表面积较大。后续在源漏掺杂区上形成插塞，则所述插塞与源漏掺杂区的接触面积较大，因此，有利于降低半导体器件的接触电阻。附图说明图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图；图4至图14是本专利技术一实施例的半导体结构的形成方法的各步骤的结构示意图；图15至图16是本专利技术另一实施例的半导体结构的形成方法的各步骤的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，鳍式场效应晶体管的性能较差。图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图。请参考图1和图2，图2是图1沿C-C1线的剖面示意图，图1是图2沿D-D1线的剖面示意图，提供基底100，所述基底100上具有鳍部101，横跨所述鳍部101具有栅极结构102；在所述基底100上、鳍部101的侧壁和顶部表面、以及栅极结构102的侧壁和顶部表面形成保护膜103；去除所述栅极结构102两侧的部分保护膜103以及位于保护膜103底部部分的鳍部101，形成第一开口104，所述第一开口104沿垂直于鳍部101的延伸方向上贯穿鳍部101。请参考图3，在所述第一开口104(见图1)内形成外延层105。上述方法中，所述外延层105的形成工艺包括：外延生长本文档来自技高网...

【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：提供基底，所述基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，所述鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，所述栅极区鳍部的侧壁和顶部表面具有横跨所述鳍部的栅极结构；在所述基底上、外延区鳍部的侧壁和顶部表面、以及栅极结构的侧壁和顶部表面形成保护膜；去除所述外延区的部分保护膜和部分鳍部，形成第一开口，所述第一开口沿垂直于鳍部的延伸方向上贯穿鳍部；去除所述第一开口底部部分的鳍部，在第一开口底部形成第二开口，所述第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口之后，去除外延区的部分保护膜，形成保护层，所述保护层顶部低于第一开口底部，且所述保护层暴露出部分鳍部的侧壁；在所述第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。

【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：提供基底，所述基底上具有鳍部，沿鳍部延伸方向上，所述鳍部包括栅极区和位于栅极区两侧的外延区，所述栅极区鳍部的侧壁和顶部表面具有横跨所述鳍部的栅极结构；在所述基底上、外延区鳍部的侧壁和顶部表面、以及栅极结构的侧壁和顶部表面形成保护膜；去除所述外延区的部分保护膜和部分鳍部，形成第一开口，所述第一开口沿垂直于鳍部的延伸方向上贯穿鳍部；去除所述第一开口底部部分的鳍部，在第一开口底部形成第二开口，所述第二开口的顶部尺寸大于底部尺寸；形成第二开口之后，去除外延区的部分保护膜，形成保护层，所述保护层顶部低于第一开口底部，且所述保护层暴露出部分鳍部的侧壁；在所述第一开口和第二开口内、以及保护层暴露出的鳍部表面形成外延层。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，所述第二开口侧壁的晶向包括<111>；所述保护层暴露出的鳍部侧壁的晶向为<110>。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，所述第一开口的形成步骤包括：在所述栅极区和部分外延区的保护膜表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分外延区保护膜的顶部表面；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述保护膜以及保护膜底部部分的鳍部，形成所述第一开口。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，所述第一开口的深度与鳍部高度的比值为：1/3～5/6。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，所述第二开口的形成工艺包括：干法刻蚀工艺；所述干法刻蚀工艺的参数包括：刻蚀气体包括含氧气体和含氟气体，所述含氧气体包括O2，含氟气体包括CH2F2。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，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈“V”型；所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，且所述第二开口的侧壁在第二开口的底部相交。7.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，沿垂直于鳍部的延伸方向上，所述第二开口呈碗型；所述第二开口向基底内凹陷，所述第二开口的侧壁相对于鳍部的顶部表面倾斜，所述第二开口的侧壁与底部的夹角为圆角。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，所述基底还具有隔离层，所述隔离层的顶部表面低于鳍部的顶部表面，且覆盖部分鳍部的侧壁。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护层到隔离层表面的距离与第二开口顶部到隔离层表面的距离比为：7/10～9/10。10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路新技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31