一种半导体结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其制造方法，该方法包括以下步骤：提供衬底，在衬底上形成牺牲栅，位于牺牲栅两侧的侧墙和源/漏区；形成覆盖源/漏区、牺牲栅以及侧墙的层间介质层；去除牺牲栅从而在侧墙内形成一个空腔；在空腔内形成与侧墙内壁相接触的第一氧吸收层；在空腔的其余空间形成第二氧吸收层，第一氧吸收层的氧吸收能力小于第二氧吸收层；进行退火以使得所述衬底的表面形成界面层。相应地，本发明专利技术还提供一种半导体结构。本发明专利技术通过在沟道区形成对称的界面层，在有效控制短沟道效应并保证载流子迁移率不下降的情况下，降低了工艺复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体地说涉及。
技术介绍
随着半导体行业的发展，具有更高性能和更强功能的集成电路要求更大的元件密度，而且各个部件、元件之间或各个元件自身的尺寸、大小和空间也需要进一步缩小(目前已经达到纳米级)，因此半导体器件制造过程中对工艺控制的要求较高。限制金属氧化物半导体(MOS)晶体管尺寸进一步缩小的主要问题是短沟道效应(SCE)，且该现象主要发生在沟道长度小于O.1微米时。器件失效包括但不仅限于DIBL (漏极感应载流子势垒降低，即低的源漏极击穿电压)，亚阈值泄露，和阈值不稳定等。这些问题统称为短沟道效应，主要与界面层的等效氧化层厚度(Equivalent Oxide Thickness,EOT)有关。为提高器件电流传输能力，需要减小等效氧化层厚度，而这样会导致迁移率下降。现有技术中，采用非对称EOT设计，即源端EOT厚、漏端EOT薄的设计。这种结构可以有效避免迁移率下降，并且可以有效增大器件电流传输能力。但是，不均匀的EOT制作工艺复杂，电路版图设计也比较麻烦。因此，目前需要一种能够简化半导体制造工艺的对称EOT结构及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，利于在保证器件性能的同时有效降低工艺难度。根据本专利技术的一个方面，提供一种半导体结构的制造方法，该方法包括以下步骤(a)提供衬底，在所述衬底上形成牺牲栅，位于所述牺牲栅两侧的侧墙和源/漏区；(b)形成覆盖所述源/漏区、所述牺牲栅以及所述侧墙的层间介质层；(C)去除所述牺牲栅从而在所述侧墙内形成一个空腔；(d)在所述空腔内形成与侧墙内壁相接触的第一氧吸收层；(e)在所述空腔的其余空间形成第二氧吸收层，所述第一氧吸收层的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层；(f)进行退火以使得所述衬底的表面形成界面层。相应地，根据本专利技术的另一个方面，提供一种半导体结构，该半导体结构包括衬底、源/漏区、栅堆叠、界面层，其中所述衬底具有沟道区；所述源/漏区形成于所述衬底之中，位于所 述沟道区两侧；所述栅堆叠包括高k介质层和所述高k介质层上的栅极，所述高k栅介质层位于所述沟道区上，其中，所述栅极包括第一氧吸收层和第二氧吸收层，所述第一氧吸收层环绕所述第二氧吸收层的侧壁形成，所述第一氧吸收层(250)的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层；；所述界面层位于所述高k介质层的下方，分为第一界面层和第二界面层，所述第一界面层分别靠近所述源/漏区的源区和漏区，所述第二界面层位于所述第一界面层之间，所述第一界面层的厚度大于所述第二界面层。与现有技术相比，本专利技术提供的半导体结构及其制造方法有以下优点形成不同的氧吸收层，并通过不同氧吸收层的吸收氧的能力差距在界面层紧邻源/漏区的部分形成较厚的Ε0Τ，而在界面层的中间部分形成较薄的EOT。经研究表明，本专利技术的对称结构EOT的器件可以达到不低于传统非对称结构的EOT器件的电流传输能力，同时保证迁移率不退化。不 对称的EOT制作工艺复杂，电路版图设计也比较麻烦，而形成对称结构EOT在步骤、工艺上都可以得到大大简化。因此采用本专利技术的半导体结构及其制造方法可以在保证不降低器件电流传输能力，同时不致迁移率退化的同时，有效降低工艺、步骤的难度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1是根据本专利技术的半导体结构的制造方法的一个具体实施方式的流程图；图2 图8为根据本专利技术的一个具体实施方式按照图1示出的流程制造半导体结构过程中该半导体结构各个制造阶段的剖视结构示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。由于本专利技术提供的半导体结构有几种优选结构，下面对一种优选结构进行概述。实施例一参考图8，图8是本专利技术提供的一种半导体结构的剖视结构示意图。该半导体结构包括衬底100、源/漏区110、栅堆叠、界面层，其中 所述衬底100具有沟道区；所述源/漏区110形成于所述衬底100之中，位于所述沟道区两侧；所述栅堆叠包括高k介质层210和位于高k介质层210上的栅极，所述高k栅介质层210位于所述沟道区上，其中，所述栅极包括第一氧吸收层250和第二氧吸收层260，所述第一氧吸收层250环绕所述第二氧吸收层260的侧壁形成，所述第一氧吸收层250的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层260 ；所述界面层位于所述高k介质层210的下方，分为第一界面层120和第二界面层130，所述第一界面层120分别靠近所述源/漏区110的源区和漏区，所述第二界面层130位于所述第一界面层120之间，所述第一界面层120的厚度大于所述第二界面层130。所述第一界面层120的厚度大于所述第二界面层130，形成了两边厚中间薄的对称结构。其中，厚的部分，也就是第二界面层130的长度为整个界面层的80%以上，其余20%为所述第一界面层120，即为薄的部分，在靠近源区和靠近漏区上各占10%。上述第一氧吸收层250和第二氧吸收层260可以吸收氧，因此能够通过吸收氧来降低下面界面层的等效氧化层厚度(EOT)。由于第一氧吸收层250和第二氧吸收层260的吸氧能力有差别，因此形成的会形成具有不同等效氧化层厚度的第一界面层120和第二界面层130。第二界面层130的厚度大于第一界面层120的厚度。不同厚度的界面层可以有效控制半导体器件的短沟道 效应，同时保证载流子迁移率不降低。所述高K 介质层 210 的材料可以为，例如 HfA10N、HfSiA10N、HfTaA10N、HfTiA10N、HfON, HfSiON, HfTaON, HfTiON中的一种或其组合。其厚度可以为lnm-lOnm，例如lnm、5nm或 IOnm0第一氧吸收层250和第二氧吸收层260均可为选自T1、Hf、Ta、W和/或它们的氮化物，只要满足第一氧吸收层250的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层260即可。可选的，在形成第一氧吸收层250和第二氧吸收层260之前，在高k介质层210上形成功函数金属层，可调节器件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成半导体结构的方法，其中，包括以下步骤：(a)提供衬底(100)，在所述衬底(100)上形成牺牲栅，位于所述牺牲栅两侧的侧墙和源/漏区(110)；(b)形成覆盖所述源/漏区(110)、所述牺牲栅以及所述侧墙的层间介质层(240)；(c)去除所述牺牲栅从而在所述侧墙内形成一个空腔；(d)在所述空腔内形成与侧墙内壁相接触的第一氧吸收层(250)；(e)在所述空腔的其余空间形成第二氧吸收层(260)，所述第一氧吸收层(250)的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层(260)；(f)进行退火以使得所述衬底(100)的表面形成界面层。

【技术特征摘要】
1.一种形成半导体结构的方法，其中，包括以下步骤(a)提供衬底(100)，在所述衬底(100)上形成牺牲栅，位于所述牺牲栅两侧的侧墙和源/漏区(110)；(b)形成覆盖所述源/漏区(110)、所述牺牲栅以及所述侧墙的层间介质层(240)；(c)去除所述牺牲栅从而在所述侧墙内形成一个空腔；(d)在所述空腔内形成与侧墙内壁相接触的第一氧吸收层(250)；(e)在所述空腔的其余空间形成第二氧吸收层(260)，所述第一氧吸收层(250)的氧吸收能力小于所述第二氧吸收层(260)；(f)进行退火以使得所述衬底(100)的表面形成界面层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述牺牲栅的长度方向上，所述第二氧吸收层 (260)的长度大于所述牺牲栅长度的80%。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧吸收层(250)为T1、Hf、Ta、W和/或它们的氮化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二氧吸收层(260)为T1、Hf、Ta、W和/或它们的氮化物。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲栅包括栅介质和多晶硅栅极，形成空腔的步骤为去除多晶硅栅极。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述界面层包括第一界面层和第二界面层，所述第一界面层位于所述第一氧吸收层(250)下，所述第二界面层位于所述第二氧吸收层(260)下，且所述第二界面层的长度大于所述牺牲栅长度的80%。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(c)包括对所述层间介质层(240)进行平坦化处理至所述牺牲栅的顶部露出；对所述牺牲栅进行刻蚀以形成一个空腔。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在形成空腔后，所述方法还包括在所述空腔的底部形成栅介质层。9.一种半导体结构，包括衬底(100)、源/漏区(110)、栅堆叠、界面层，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海洲，于伟泽，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：