半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种半导体结构及其形成方法，方法包括提供基底；在基底上形成栅介质层；在栅介质层上形成栅极层，栅极层包括位于栅介质层上的第一半导体层和位于第一半导体层上的第二半导体层；去除第一半导体层的部分侧壁，得到剩余第一半导体层，剩余第一半导体层、栅介质层和第二半导体层围成凹槽；在凹槽内形成内部侧墙层；在栅极层两侧的基底中形成源漏掺杂区；形成覆盖栅极层的侧壁和源漏掺杂区的层间介质层；去除剩余第一半导体层和第二半导体层，形成开口；去除开口底部的栅介质层和内部侧墙层。通过内部侧墙层，可以避免栅极结构与源漏掺杂区发生短路，使半导体器件的电学性能得到提高。

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
本专利技术实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的不断发展，集成电路特征尺寸持续减小。为了保证半导体结构的性能，工艺步骤中包括高温处理步骤，以改善半导体结构的缺陷。为了降低高温处理对金属栅极的影响，形成晶体管的步骤包括：在形成鳍部和隔离结构后，首先在基底上形成栅介质层和多晶硅栅极层(dummypolygate)，并通过刻蚀工艺形成伪栅极结构；然后对伪栅极结构两侧的衬底完成源漏掺杂，进行高温处理，后形成源区和漏区；再去除伪栅极结构，填充高K介质材料层和金属栅极层，得到金属栅极。通过上述方法得到的半导体结构，在源漏掺杂和高温处理工艺中，采用伪栅极结构代替金属栅极，避免了源漏掺杂工艺和高温处理工艺对于金属栅极的影响，提高了半导体结构的性能。但是采用上述半导体工艺，器件性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，优化半导体器件的性能。为解决上述问题，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；在所述基底上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成栅极层，所述栅极层包括位于所述栅介质层上的第一半导体层和位于所述第一半导体层上的第二半导体层；去除所述第一半导体层的部分侧壁，得到剩余第一半导体层，所述剩余第一半导体层、所述栅介质层和所述第二半导体层围成凹槽；在所述凹槽内形成内部侧墙层；在所述栅极层两侧的基底中形成源漏掺杂区；形成覆盖所述栅极层的侧壁和所述源漏掺杂区的层间介质层；去除所述剩余第一半导体层和所述第二半导体层，形成开口；去除所述开口底部的所述栅介质层和所述内部侧墙层。可选地，所述在所述栅介质层上形成所述栅极层的步骤包括：在所述栅介质层上形成第一半导体材料层；在所述第一半导体材料层上形成第二半导体材料层；在所述第二半导体材料层上形成栅极掩膜层；以所述栅极掩膜层为掩膜刻蚀所述第一半导体材料层和所述第二半导体材料层，形成所述栅极层。可选地，在所述凹槽内形成内部侧墙层的步骤包括：在所述栅极层的侧壁和顶部、所述凹槽内和所述栅介质层上形成内部侧墙材料层；去除位于所述栅极层的侧壁和顶部、所述栅介质层上的所述内部侧墙材料层，形成所述内部侧墙层。可选地，在所述栅极层的侧壁和顶部、所述凹槽和所述栅介质层上形成内部侧墙材料层的步骤中，所述形成工艺为原子层沉积工艺。可选地，去除位于所述栅极层的侧壁和顶部、所述栅介质层上的所述内部侧墙材料层的步骤中，所述去除工艺为干法刻蚀工艺。可选地，在所述凹槽内形成内部侧墙层的步骤后还包括：去除所述栅极层和所述内部侧墙层两侧的所述栅介质层。可选地，提供基底的步骤中，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上多个分立的鳍部，在所述基底上形成栅介质层的步骤中，所述栅介质层覆盖所述鳍部的顶部和侧壁，以及所述鳍部露出的所述衬底；在所述栅介质层上形成栅极层的步骤中，所述栅极层横跨多个所述鳍部，且覆盖部分所述栅介质层。可选地，提供基底的步骤中，所述基底包括衬底，所述衬底具有平面型表面；在所述基底上形成栅介质层的步骤中，所述栅介质层覆盖所述平面型表面。可选地，还包括：在所述凹槽内形成内部侧墙层之后，在所述栅极层两侧的基底中形成源漏掺杂区之前，在所述栅极层侧壁上形成栅极侧墙。可选地，所述内部侧墙层的材料为氮化硅或氧化硅。可选地，所述第一半导体层的厚度范围为3纳米-20纳米。可选地，所述凹槽在垂直于所述栅极层侧壁方向上的长度范围为1纳米-8纳米。可选地，所述第一半导体层的材料为SiGe，所述第二半导体层的材料为Si；或者，所述第一半导体层的材料为Si，所述第二半导体层的材料为SiGe。相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构，包括：基底，栅介质层，位于所述基底上；栅极层，位于所述栅介质层上，所述栅极层包括剩余第一半导体层以及位于所述剩余第一半导体层上的第二半导体层；在垂直于栅极层侧壁的方向上，所述第二半导体层的尺寸大于所述剩余第一半导体层的尺寸，且所述第二半导体层、所述栅介质层分别与剩余第一半导体层的两个侧壁围成凹槽；内部侧墙层，位于所述凹槽内。可选地，还包括：栅极侧墙，位于所述栅极层的侧壁上。可选地，所述基底包括：衬底以及位于所述衬底上多个分立的鳍部；所述栅介质层覆盖所述鳍部的顶部和侧壁，以及所述鳍部露出的所述衬底；所述栅极层横跨多个所述鳍部，且覆盖部分所述栅介质层。可选地，所述内部侧墙层的材料为氮化硅或氧化硅。可选地，所述剩余第一半导体的厚度范围为3纳米-20纳米。可选地，所述凹槽在垂直于所述栅极层侧壁方向上的长度范围为1纳米-8纳米。可选地，所述剩余第一半导体层的材料为SiGe，所述第二半导体层的材料为Si；或者，所述剩余第一半导体层的材料为Si，所述第二半导体层的材料为SiGe。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术在栅介质层上形成栅极层，栅极层包括第一半导体材料层和位于第一半导体材料层上的第二半导体材料层，去除第一半导层的部分侧壁，得到剩余第一半导体层，剩余第一半导体层、栅介质层和第二半导体层围成凹槽，并在凹槽内形成内部侧墙层161，在后续去除栅极层形成开口后，去除所形成的开口底部的栅介质层的过程中，内部侧墙层可以对栅极侧墙起到保护作用，具体地，当采用过刻蚀工艺以保证栅介质层能够全部去除时，所述过刻蚀去除的是内部侧墙层的材料，而不会过多地去除栅极侧墙下方的介质材料，避免了栅极与位于栅极两侧的源漏掺杂区的桥接，进而可以提高半导体器件的电学性能。本专利技术提供一种半导体结构，所述半导体结构包括：基底，栅介质层，位于所述基底上；栅极层，位于所述栅介质层上，所述栅极层包括剩余第一半导体层以及位于所述剩余第一半导体层上的第二半导体层；在垂直于栅极层侧壁的方向上，所述第二半导体层的尺寸大于所述剩余第一半导体层的尺寸，且所述第二半导体层、所述栅介质层分别与剩余第一半导体层的两个侧壁围成凹槽；内部侧墙层，位于所述凹槽内。从而，在后续去除栅极层形成开口后，去除所形成的开口底部的栅介质层的过程中，内部侧墙层可以对栅极侧墙起到保护作用，具体地，当采用过刻蚀工艺以保证栅介质层能够全部去除时，所述过刻蚀去除的是内部侧墙层的材料，而不会过多地去除栅极侧墙下方的介质材料，避免了栅极与位于栅极两侧的源漏掺杂区的桥接，进而可以提高半导体器件的电学性能。附图说明图1和图2是一种半导体结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；图3至图11是本专利技术实施例一种半导体结构的形成方法中各步骤对应结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，在源漏掺杂和高温处理工艺中，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：/n提供基底；/n在所述基底上形成栅介质层；/n在所述栅介质层上形成栅极层，所述栅极层包括位于所述栅介质层上的第一半导体层和位于所述第一半导体层上的第二半导体层；/n去除所述第一半导体层的部分侧壁，得到剩余第一半导体层，所述剩余第一半导体层、所述栅介质层和所述第二半导体层围成凹槽；/n在所述凹槽内形成内部侧墙层；/n在所述栅极层两侧的基底中形成源漏掺杂区；/n形成覆盖所述栅极层的侧壁和所述源漏掺杂区的层间介质层；/n去除所述剩余第一半导体层和所述第二半导体层，形成开口；/n去除所述开口底部的所述栅介质层和所述内部侧墙层。/n

【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；
在所述基底上形成栅介质层；
在所述栅介质层上形成栅极层，所述栅极层包括位于所述栅介质层上的第一半导体层和位于所述第一半导体层上的第二半导体层；
去除所述第一半导体层的部分侧壁，得到剩余第一半导体层，所述剩余第一半导体层、所述栅介质层和所述第二半导体层围成凹槽；
在所述凹槽内形成内部侧墙层；
在所述栅极层两侧的基底中形成源漏掺杂区；
形成覆盖所述栅极层的侧壁和所述源漏掺杂区的层间介质层；
去除所述剩余第一半导体层和所述第二半导体层，形成开口；
去除所述开口底部的所述栅介质层和所述内部侧墙层。


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，所述在所述栅介质层上形成所述栅极层的步骤包括：
在所述栅介质层上形成第一半导体材料层；
在所述第一半导体材料层上形成第二半导体材料层；
在所述第二半导体材料层上形成栅极掩膜层；
以所述栅极掩膜层为掩膜刻蚀所述第一半导体材料层和所述第二半导体材料层，形成所述栅极层。


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，在所述凹槽内形成内部侧墙层的步骤包括：
在所述栅极层的侧壁和顶部、所述凹槽内和所述栅介质层上形成内部侧墙材料层；
去除位于所述栅极层的侧壁和顶部、所述栅介质层上的所述内部侧墙材料层，形成所述内部侧墙层。


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，在所述栅极层的侧壁和顶部、所述凹槽和所述栅介质层上形成内部侧墙材料层的步骤中，所述形成工艺为原子层沉积工艺。


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，去除位于所述栅极层的侧壁和顶部、所述栅介质层上的所述内部侧墙材料层的步骤中，所述去除工艺为干法刻蚀工艺。


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，在所述凹槽内形成内部侧墙层的步骤后还包括：
去除所述栅极层和所述内部侧墙层两侧的所述栅介质层。


7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，提供基底的步骤中，所述基底包括衬底以及位于所述衬底上多个分立的鳍部，在所述基底上形成栅介质层的步骤中，所述栅介质层覆盖所述鳍部的顶部和侧壁，以及所述鳍部露出的所述衬底；
在所述栅介质层上形成栅极层的步骤中，所述栅极层横跨多个所述鳍部，且覆盖部分所述栅介质层。


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，提供基底的步骤中，所述基底包括衬底，所述衬底具有平面型表面；
在所述基底上形成栅介质层的步骤中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，
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