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，形成方法包括：形成覆盖鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜，在所述底部区侧壁表面形成第一导电结构；形成第一导电结构之后，去除所述侧墙；去除所述侧墙之后，在所述第一导电结构顶部形成栅极结构，所述栅极结构位于所述鳍部柱沟道区表面；形成所述栅极结构之后，在所述栅极结构顶部形成第二导电结构，所述第二导电结构位于所述鳍部柱顶部区表面。所述形成方法能够提高所形成半导体结构的集成度。

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。无论是平面晶体管或是鳍式场效应晶体管的集成度仍然较低。为了提高半导体结构的集成度，提出了一种垂直纳米线晶体管。然而现有的垂直纳米线晶体管的性能较差。
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，能够提高所形成半导体结构的性能。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，所述衬底上具有鳍部柱，所述鳍部柱包括：底部区，位于所述底部区上的沟道区以及位于所述沟道区上的顶部区；形成覆盖所述鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜，在所述底部区侧壁表面形成第一导电结构；形成第一导电结构之后，去除所述侧墙；去除所述侧墙之后，在所述第一导电结构顶部形成栅极结构，所述栅极结构位于所述鳍部柱沟道区表面；形成所述栅极结构之后，在所述栅极结构顶部形成第二导电结构，所述第二导电结构位于所述鳍部柱顶部区表面。可选的，所述鳍部柱的材料为硅、锗、硅锗、碳化硅或III-V族元素组成的单晶体。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，所述牺牲层表面与所述鳍部柱底部区顶部表面齐平；形成覆盖所述牺牲层表面、以及鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙层，所述侧墙层与所述牺牲层的材料不相同；去除所述牺牲层和覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙。可选的，所述牺牲层的材料为氧化硅或有机介质材料。可选的，形成所述牺牲层的步骤包括：在所述衬底上形成初始牺牲层，所述初始牺牲层表面高于所述鳍部柱底部区顶部表面；对所述初始牺牲层进行刻蚀，形成牺牲层，所述牺牲层表面齐平于所述底部区顶部表面。可选的，所述初始牺牲层的材料为氧化硅，形成所述初始牺牲层的工艺包括流体化学气相沉积工艺；或者，所述初始牺牲层的材料为有机介质材料，形成所述初始牺牲层的工艺包括旋涂工艺。可选的，对所述初始牺牲层进行刻蚀的工艺包括干法刻蚀和湿法刻蚀中的一种或两种组合。可选的，去除所述牺牲层和覆盖所述牺牲层的侧墙层的步骤包括：对所述侧墙层进行各向异性刻蚀，去除覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙；所述各向异性刻蚀之后，去除所述牺牲层。可选的，所述侧墙层的材料为氮化硅或氮氧化硅。可选的，形成所述侧墙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，所述侧墙的厚度为2nm～20nm；所述侧墙的高度为6nm～70nm。可选的，形成栅极结构之前，还包括：在所述第一导电结构顶部形成第一隔离层；形成第二导电结构之前，还包括：在所述栅极结构顶部形成第二隔离层。可选的，所述第一隔离层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或低k介质材料；所述第二隔离层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或低k介质材料。可选的，去除所述牺牲层之后，去除所述侧墙之前，还包括：在所述鳍部柱底部区中形成第一掺杂区，所述第一掺杂区中具有第一掺杂离子；所述第一导电结构位于所述第一掺杂区表面；形成所述栅极结构之后，形成第二导电结构之前，还包括：在所述鳍部柱顶部区中形成第二掺杂区，所述第二掺杂区中具有第二掺杂离子；所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反或相同。可选的，所述栅极结构环绕所述鳍部柱沟道区；所述第一导电结构环绕所述鳍部柱底部区，所述第二导电结构环绕所述鳍部柱顶部区。可选的，所述第一导电结构包括：位于所述鳍部柱底部区表面的第一金属化物；形成所述第一导电结构的步骤包括：在所述鳍部柱底部区表面和所述侧墙表面形成第一金属层；对所述第一金属层进行第一退火处理，使第一金属层与鳍部柱底部区反应形成第一金属化物。可选的，所述第一导电结构还包括：覆盖所述第一金属化物侧壁表面的第一插塞；形成所述第一导电结构的步骤还包括：形成覆盖所述第一金属化物和所述侧墙侧壁的初始插塞；对所述初始插塞进行回刻蚀，去除部分初始插塞形成插塞，所述插塞顶部表面低于或齐平于所述底部区顶部表面。可选的，所述第一退火处理之后，形成第一导电结构的步骤还包括：去除所述侧墙表面的第一金属层；形成初始插塞之前，去除所述侧墙表面的第一金属层；或者，形成第一导电结构之后，去除所述侧墙表面的第一金属层。可选的，形成所述第一导电结构的步骤包括：形成覆盖所述鳍部柱底部区侧壁和所述侧墙的第一导电层；以所述侧墙为掩膜对所述第一导电层进行回刻蚀，去除部分第一导电层形成第一导电结构，所述第一导电结构顶部表面低于或齐平于所述沟道区顶部表面。本专利技术技术方案还提供一种由上述形成方法形成的半导体结构。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，所述底部区、沟道区和顶部区的排列方向垂直于衬底表面，底部区和顶部区分别用于形成所形成半导体结构的源区和漏区，因此，所形成半导体结构的源区、漏区和栅极的排列方向垂直于衬底表面，所形成半导体结构占据的衬底表面的面积较小，因此，所形成半导体结构的集成度较高。另外，形成所述第一导电结构之前，在所述鳍部柱沟道区和顶部区表面形成侧墙，所述侧墙能够在形成所述第一导电结构的过程中防止在所述鳍部柱的沟道区表面形成第一导电结构材料，从而影响所形成半导体结构的性能。进一步，当所述第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反时，则所形成的半导体结构为隧穿场效应晶体管。所述栅极结构环绕所述鳍部柱沟道区，则所述栅极结构能够从鳍部柱沟道区的各个侧面控制鳍部柱中的电场分布，从而能够增加沟道区中电子穿过沟道区与底部区或顶部区之间势垒的几率，从而能够降低隧穿场效应晶体管的亚阈值斜率，改善所形成半导体结构的性能。附图说明图1和图2是一种垂直纳米线晶体管的形成方法一实施例各步骤的结构示意图；图3至图17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存在诸多问题，例如：半导体结构的性能较差、且集成度较低。现结合一种半导体结构，分析现有的半导体结构的集成度较低的原因：由于传统的平面晶体管占据的衬底表面较大，从而导致半导体结构的集成度较低。为了提高所形成半导体结构的集成度，提出了一种垂直纳米线晶体管。图1和图2是一种垂直纳米线晶体管的形成方法各步骤的结构示意图。请参考图1，提供衬底130，所述衬底130表面具有鳍部柱131，所述鳍部柱131包括底部区I、位于底部区I上的沟道区II以及位于所述沟道区II上的顶部区III。继续参考图1，形成连接所述鳍部柱131底部区I的第一金属硅化物141；在所述鳍部柱131顶部表面形成第二金属硅化物142。请参考图2，在所述衬底130上形成第一隔离层150，所述第一隔离层150覆盖所述鳍部柱131底部区I侧壁及所述第一金属化物141侧壁；在所述第一隔离层150顶部形成栅极结构151，所述栅极结构151位于所述沟道区II侧壁表面；在所述栅极结构151顶部形成第二本文档来自技高网...

【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柱，所述鳍部柱包括底部区，位于所述底部区上的沟道区以及位于所述沟道区上的顶部区；形成覆盖所述鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜，在所述底部区侧壁表面形成第一导电结构；形成第一导电结构之后，去除所述侧墙；去除所述侧墙之后，在所述第一导电结构顶部形成栅极结构，所述栅极结构位于所述鳍部柱沟道区表面；形成所述栅极结构之后，在所述栅极结构顶部形成第二导电结构，所述第二导电结构位于所述鳍部柱顶部区表面。

【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：提供衬底，所述衬底上具有鳍部柱，所述鳍部柱包括底部区，位于所述底部区上的沟道区以及位于所述沟道区上的顶部区；形成覆盖所述鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙；以所述侧墙为掩膜，在所述底部区侧壁表面形成第一导电结构；形成第一导电结构之后，去除所述侧墙；去除所述侧墙之后，在所述第一导电结构顶部形成栅极结构，所述栅极结构位于所述鳍部柱沟道区表面；形成所述栅极结构之后，在所述栅极结构顶部形成第二导电结构，所述第二导电结构位于所述鳍部柱顶部区表面。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，所述鳍部柱的材料为硅、锗、硅锗、碳化硅或III-V族元素组成的单晶体。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，形成所述侧墙的步骤包括：在所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层表面与所述鳍部柱底部区顶部表面齐平；形成覆盖所述牺牲层表面、以及鳍部柱沟道区和顶部区侧壁的侧墙层，所述侧墙层与所述牺牲层的材料不相同；去除所述牺牲层和覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙。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，所述牺牲层的材料为氧化硅或有机介质材料。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，形成所述牺牲层的步骤包括：在所述衬底上形成初始牺牲层，所述初始牺牲层表面高于所述鳍部柱底部区顶部表面；对所述初始牺牲层进行刻蚀，形成牺牲层，所述牺牲层表面齐平于所述底部区顶部表面。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，所述初始牺牲层的材料为氧化硅，形成所述初始牺牲层的工艺包括流体化学气相沉积工艺；或者，所述初始牺牲层的材料为有机介质材料，形成所述初始牺牲层的工艺包括旋涂工艺。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，对所述初始牺牲层进行刻蚀的工艺包括干法刻蚀和湿法刻蚀中的一种或两种组合。8.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述牺牲层和覆盖所述牺牲层的侧墙层的步骤包括：对所述侧墙层进行各向异性刻蚀，去除覆盖所述牺牲层的侧墙层，形成侧墙；所述各向异性刻蚀之后，去除所述牺牲层。9.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙层的材料为氮化硅或氮氧化硅。10.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙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。11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙的厚度为2nm～20nm；所述侧墙的高度为6nm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，洪中山，
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