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，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括散热区和位于所述散热区上的器件区；形成外延层和隔离结构，所述外延层位于所述散热区鳍部侧壁表面，且暴露出所述器件区鳍部，所述隔离结构覆盖所述外延层侧壁，所述外延层的导热系数大于所述隔离结构的导热系数。由于所述外延层的导热系数大于所述隔离结构的导热系数，所述器件区鳍部产生的热量能够通过所述外延层释放。因此，所述外延层能够增加散热区的散热性能，从而降低所形成半导体结构的自加热效应。

Semiconductor Structure and Its Formation Method

【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的元件密度，以及更高集成度的方向发展。随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，晶体管的尺寸也越来越小，晶体管尺寸的减小使短沟道效应越来越显著。为了减小短沟道效应，鳍式场效应晶体管营运而生。鳍式场效应晶体管的栅极成类似鱼鳍的叉状3D架构。鳍式场效应晶体管的栅极可于鳍部的多侧控制电路的接通与断开，从而能够很好地抑制晶体管的短沟道效应。随着晶体管尺寸的减小，鳍式场效应晶体管的鳍部宽度也随之减小，导致鳍部的散热性能较差。综上，现有的半导体结构存在散热效应较差的问题。
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，能够改善所形成的半导体结构的散热性能。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括散热区和位于所述散热区上的器件区；形成外延层和隔离结构，所述外延层位于所述散热区鳍部侧壁表面，且暴露出所述器件区鳍部，所述隔离结构覆盖所述外延层侧壁，所述外延层材料的导热系数大于所述隔离结构材料的导热系数。可选的，所述外延层的材料为单晶硅、单晶锗、单晶硅锗或III-V族元素材料的单晶体。可选的，形成所述外延层的工艺包括外延生长工艺。可选的，所述外延层的厚度为1nm～5nm；所述外延层沿垂直于所述衬底表面方向的尺寸为2nm～30nm。可选的，形成所述外延层的步骤包括：形成覆盖所述鳍部器件区侧壁的侧墙，且所述侧墙暴露出所述散热区鳍部侧壁；以所述侧墙为掩膜，在所述侧墙暴露出的鳍部侧壁表面形成外延层；形成所述外延层之后，去除所述侧墙。可选的，所述侧墙的材料为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。可选的，形成所述侧墙的步骤包括：在所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述散热区鳍部侧壁，且所述牺牲层暴露出所述器件区鳍部，所述牺牲层的材料与所述侧墙的材料不相同；在所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁形成侧墙；形成所述侧墙之后，去除所述牺牲层；形成所述外延层之后，形成所述隔离结构。可选的，形成所述隔离结构之前，去除所述侧墙；或者，形成所述隔离结构之后，去除所述侧墙。可选的，在所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁形成侧墙的步骤包括：形成覆盖所述牺牲层以及所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁和顶部的侧墙层；去除覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙。可选的，去除覆盖所述牺牲层的侧墙层的工艺包括：各向异性干法刻蚀工艺。可选的，所述牺牲层的材料为旋涂碳层、氧化硅、氮化硅或有机介质层。可选的，当所述牺牲层的材料为旋涂碳层、氧化硅或有机介质层时，形成所述牺牲层的工艺包括旋涂工艺；当所述牺牲层的材料为氧化硅或氮化硅时，形成所述牺牲层的工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。可选的，形成所述外延层和隔离结构的步骤包括：在所述器件区和散热区鳍部侧壁表面形成初始外延层；形成初始外延层之后，在所述衬底上形成隔离结构，所述隔离结构覆盖所述散热区初始外延层侧壁；以所述隔离结构为掩膜，去除所述器件区初始外延层，形成外延层。可选的，所述外延层的材料与所述鳍部的材料不相同。可选的，去除所述器件区初始外延层的步骤包括：形成所述隔离结构之后，对所述器件区初始外延层进行氧化处理，形成氧化层；去除所述氧化层。可选的，所述隔离结构表面高于或齐平于所述外延层顶部表面。可选的，形成所述外延层和隔离结构之后，还包括：形成横跨所述器件区鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖所述器件区鳍部的部分侧壁和顶部表面。可选的，所述鳍部的材料为单晶硅、单晶锗、单晶硅锗或III-V族元素材料的单晶体。可选的，形成所述外延层之前，所述鳍部顶部具有掩膜层，所述掩膜层的材料为非晶材料。相应的，本专利技术技术方案还提供一种半导体结构，包括：衬底；位于所述衬底上的鳍部，所述鳍部包括散热区和位于所述散热区上的器件区；位于所述散热区鳍部侧壁表面的外延层；位于所述衬底上的隔离结构，所述隔离结构覆盖所述外延层侧壁，所述外延层的导热系数大于所述隔离结构的导热系数。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包括形成外延层，所述外延层位于散热区鳍部侧壁表面。由于所述外延层的导热系数大于所述隔离结构的导热系数，所述器件区鳍部产生的热量能够通过所述外延层释放。另外，所述散热区鳍部及外延层与衬底的接触面积较大，从而能够增加器件区鳍部产生的热量向衬底释放的通道。因此，所述外延层能够增加散热区的散热性能，从而降低所形成半导体结构的自加热效应。进一步，所述鳍部的材料为硅锗或III-V族元素材料的单晶体，硅锗或III-V族元素材料的单晶体中具有应力，能够增加器件区鳍部中载流子的迁移速率，从而改善所形成半导体结构的性能。进一步，所述外延层的材料为硅。硅具有较高的导热系数，能够增加散热区的散热性能，从而降低所形成半导体结构的自加热效应。进一步，所述隔离结构表面高于或齐平于所述外延层顶部表面，则所述外延层不会增加栅极结构下方半导体材料的宽度。所述栅极结构下方半导体材料的宽度较小，在所形成半导体结构的工作过程中，所述器件区鳍部均形成沟道，从而能够增加栅极结构对载流子的控制作用，进而减小漏电流。本专利技术技术方案提供的半导体结构中，所述散热区鳍部侧壁表面具有外延层。由于所述外延层的导热系数大于所述隔离结构的导热系数，所述外延层能够增加散热区的散热性能，从而降低所形成半导体结构的自加热效应。附图说明图1是一种半导体结构的结构示意图；图2至图11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；图12至图15是本专利技术半导体结构的形成方法另一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式现有技术形成的半导体结构存在诸多问题，例如：所形成的半导体结构的散热性能较差。现结合一种半导体结构，分析所述半导体结构的散热性能较差的原因：图1是一种半导体结构的结构示意图。请参考图1，所述半导体结构包括：衬底100，所述衬底100上具有鳍部130；位于所述衬底100上的隔离结构110，所述隔离结构110覆盖所述鳍部130部分侧壁；横跨所述鳍部130的栅极结构120，所述栅极结构120覆盖所述鳍部130部分侧壁和顶部表面。其中，所述鳍部130的材料为硅锗或III-V族元素材料的单晶体，硅锗或III-V族元素材料的单晶体能够增加所述鳍部130中载流子的迁移速率；另外，为了使沟道开启之后，所述隔离结构110上方的鳍部130易于反型，从而增加栅极结构120对沟道中载流子的控制作用，因此所述鳍部130的宽度较小。然而，所述隔离结构110的材料为氧化硅，氧化硅具有良好的电绝缘性。然而由于氧化硅的导热系数较小，导致隔离结构110的散热性能较差，热量主要通过鳍部130和衬底100释放。所述鳍部130宽度较小，鳍部130与衬底100的接触面积较小，鳍部130中产生的热量不容易通过所述鳍部130和衬底100释放；另外，硅锗或III-V族元素材料的单晶体的散热性能较差，导致所述鳍部130中产生的热量不容易释放，使所述半导体结构的自加热效应较严重。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：在所述衬底上形成外延层和隔离结构，所述外延层本文档来自技高网...

【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，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括散热区和位于所述散热区上的器件区；形成外延层和隔离结构，所述外延层位于所述散热区鳍部侧壁表面，且暴露出所述器件区鳍部，所述隔离结构覆盖所述外延层侧壁，所述外延层材料的导热系数大于所述隔离结构材料的导热系数。

【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，所述衬底上具有鳍部，所述鳍部包括散热区和位于所述散热区上的器件区；形成外延层和隔离结构，所述外延层位于所述散热区鳍部侧壁表面，且暴露出所述器件区鳍部，所述隔离结构覆盖所述外延层侧壁，所述外延层材料的导热系数大于所述隔离结构材料的导热系数。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，所述外延层的材料为单晶硅、单晶锗、单晶硅锗或III-V族元素材料的单晶体。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，形成所述外延层的工艺包括外延生长工艺。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，所述外延层的厚度为1nm～5nm；所述外延层沿垂直于所述衬底表面方向的尺寸为2nm～30nm。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，形成所述外延层的步骤包括：形成覆盖所述鳍部器件区侧壁的侧墙，且所述侧墙暴露出所述散热区鳍部侧壁；以所述侧墙为掩膜，在所述侧墙暴露出的鳍部侧壁表面形成外延层；形成所述外延层之后，去除所述侧墙。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，所述侧墙的材料为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。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，形成所述侧墙的步骤包括：在所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述散热区鳍部侧壁，且所述牺牲层暴露出所述器件区鳍部，所述牺牲层的材料与所述侧墙的材料不相同；在所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁形成侧墙；形成所述侧墙之后，去除所述牺牲层；形成所述外延层之后，形成所述隔离结构。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述隔离结构之前，去除所述侧墙；或者，形成所述隔离结构之后，去除所述侧墙。9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁形成侧墙的步骤包括：形成覆盖所述牺牲层以及所述牺牲层暴露出的鳍部侧壁和顶部的侧墙层；去除覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除覆盖所述牺牲层的侧墙层的工艺包括：各...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
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