半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，平面晶體管的柵極尺寸也越來越短，傳統(tǒng)的平面晶體管對溝道電流的控制能力變?nèi)酰a(chǎn)生短溝道效應(yīng)，產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性倉泛。
[0003]為了克服晶體管的短溝道效應(yīng)，抑制漏電流，現(xiàn)有技術(shù)提出了鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin FET)。鰭式場效應(yīng)晶體管是一種常見的多柵器件。
[0004]如圖1所示，是一種鰭式場效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖，包括:半導(dǎo)體襯底100 ；位于半導(dǎo)體襯底100表面的鰭部101 ;位于半導(dǎo)體襯底100表面的隔離層102，所述隔離層102覆蓋部分所述鰭部101的側(cè)壁，且隔離層102表面低于鰭部101頂部；位于隔離層102表面、以及鰭部101的頂部和側(cè)壁表面的柵極結(jié)構(gòu)103 ;位于所述柵極結(jié)構(gòu)103兩側(cè)的鰭部101內(nèi)的源區(qū)104a和漏區(qū)104b。
[0005]然而，現(xiàn)有技術(shù)所形成的鰭式場效應(yīng)晶體管性能不穩(wěn)定、可靠性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形貌良好、性能改善。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底；在所述襯底表面形成鰭部；在所述襯底表面形成隔離層，所述隔離層的表面低于鰭部的頂部表面，且所述隔離層覆蓋部分鰭部的側(cè)壁表面；在形成所述隔離層之后，對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理，使所述鰭部內(nèi)位于側(cè)壁表面和頂部表面的區(qū)域形成非晶化區(qū)；在所述非晶化處理之后，采用氧化工藝對所述非晶化區(qū)進(jìn)行氧化，在所述鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成氧化層。
[0008]可選的，所述非晶化處理工藝為等離子體處理工藝，所述等離子處理工藝的處理氣體為氮?dú)狻S氣或氮?dú)夂虸S氣的混合氣體。
[0009]可選的，所述等離子處理工藝的參數(shù)包括:氬氣的流量為lOOOsccm?lOOOOsccm，氣氣流量為lOOOsccm?lOOOOsccm,氣壓為ltorr?lOtorr,功率為50W?500W。
[0010]可選的，所述處理氣體為氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w時(shí)，所述氮?dú)夂蜌鍤獾臍怏w比例為 1:1 ?1:10。
[0011]可選的，所述非晶化處理工藝為采用通入臭氧的水溶液對鰭部的側(cè)壁和頂部表面進(jìn)行處理。
[0012]可選的，所述通入臭氧的水溶液中，臭氧在水中的濃度為5ppm?50ppm。
[0013]可選的，采用通入臭氧的水溶液對鰭部表面進(jìn)行處理的方法為噴淋、沖洗或浸潰。
[0014]可選的，所述非晶化處理工藝為鈍化注入處理，所述鈍化注入處理所注入的離子為鍺離子、硅離子或鍺離子和硅離子的混合。
[0015]可選的，所述鈍化注入處理注入離子的能量小于或等于IKeV，劑量為lE14atoms/cm2 ?lE17atoms/cm2。
[0016]可選的，所述鈍化注入處理注入離子的能量小于或等于0.5KeV。
[0017]可選的，所述非晶化區(qū)的厚度為5埃?15埃。
[0018]可選的，所述襯底包括核心區(qū)和外圍區(qū)，所述核心區(qū)和外圍區(qū)的襯底表面均形成有鰭部。
[0019]可選的，在核心區(qū)的鰭部表面所形成的氧化層厚度為5埃?15埃；在外圍區(qū)的鰭部表面形成的氧化層厚度為10埃?40埃。
[0020]可選的，還包括:在對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理之前，對所述鰭部進(jìn)行阱區(qū)注入。
[0021]可選的，還包括:在對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理之前，對所述鰭部進(jìn)行閾值調(diào)節(jié)注入。
[0022]可選的，還包括:在形成所述氧化層之后，在所述氧化層和隔離層表面形成橫跨于所述鰭部上的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于氧化層表面的柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面的柵極層。
[0023]可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料；所述柵極層的材料為金屬。
[0024]可選的，還包括:在形成所述隔離層之后，對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理之前，在所述隔離層和鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成橫跨于所述鰭部上的偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)包括偽柵極層，所述偽柵極層的材料為多晶硅；在所述偽柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的鰭部內(nèi)形成源漏區(qū)；在形成所述源漏區(qū)之后，在隔離層表面和鰭部表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與偽柵極結(jié)構(gòu)的表面齊平；去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成開口，所述開口底部暴露出部分隔離層表面、以及鰭部的側(cè)壁和頂部表面。
[0025]可選的，所述偽柵極結(jié)構(gòu)還包括偽柵介質(zhì)層，所述偽柵極層位于所述偽柵介質(zhì)層表面，所述偽柵介質(zhì)層的材料為氧化石圭。
[0026]可選的，在對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理之前，所述鰭部頂部表面的晶向?yàn)椤?00〉，所述鑛部側(cè)壁表面的晶向?yàn)椤?10〉。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明的形成方法中，在形成隔離層和鰭部之后，對所述鰭部進(jìn)行非晶化處理，在鰭部內(nèi)位于表面的區(qū)域形成非晶化區(qū)，而所述非晶化區(qū)表面不具有固定的晶向，因此所述非晶化區(qū)的表面原子分布密度均勻。在所述非晶化處理之后，采用氧化工藝對所述非晶化區(qū)進(jìn)行氧化，在所述鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成氧化層，由于所述非晶化區(qū)表面不具有固定的晶向，因此對所述非晶化區(qū)表面的氧化速率相同，從而能夠保證形成于鰭部側(cè)壁和頂部表面的氧化層厚度均勻。因此，后續(xù)在所述氧化層表面形成柵極結(jié)構(gòu)之后，所形成的鰭式場效應(yīng)管的性能穩(wěn)定、可靠性提高。
[0029]進(jìn)一步，所述非晶化處理工藝為等離子體處理工藝，所述等離子體處理工藝通過將處理氣體等離子體化，并將所產(chǎn)生的等離子體向鰭部的側(cè)壁和頂部表面轟擊，以所述等離子體打亂鰭部的側(cè)壁和頂部表面的晶格結(jié)構(gòu)，從而能夠在鰭部內(nèi)位于側(cè)壁表面和頂部表面的區(qū)域形成非晶化區(qū)，由于所述非晶化區(qū)的晶格結(jié)構(gòu)被破壞，并呈非晶化狀態(tài)，因此所述非晶化區(qū)的表面不具有固定晶向，能夠使后續(xù)形成的氧化層厚度均勻。
[0030]進(jìn)一步，所述非晶化處理工藝為采用通入臭氧的水溶液對鰭部表面進(jìn)行處理。在所述通入臭氧的水溶液中，臭氧成為離子狀態(tài)，在對所述鰭部的頂部和側(cè)壁表面進(jìn)行處理時(shí)，所述臭氧的離子能夠進(jìn)入鰭部內(nèi)，并破壞鰭部內(nèi)位于表面的部分區(qū)域的晶格結(jié)構(gòu)，從而在鰭部內(nèi)位于側(cè)壁表面和頂部表面的區(qū)域形成非晶化區(qū)，所述非晶化區(qū)呈非晶化狀態(tài)，進(jìn)而，后續(xù)能夠采用氧化工藝在鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成厚度均勻的氧化層。
[0031]進(jìn)一步，所述非晶化處理工藝為鈍化注入處理，所述鈍化注入處理所注入的離子為鍺離子、硅離子或鍺離子和硅離子的混合。所述鈍化注入處理通過將離子注入鰭部內(nèi)位于表面的區(qū)域，所述離子進(jìn)入鰭部內(nèi)位于表面的部分區(qū)域的晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而能夠?qū)Ⅵ挷績?nèi)位于側(cè)壁和頂部的部分區(qū)域的晶格結(jié)構(gòu)打亂并呈非晶化狀態(tài)，從而能夠在鰭部內(nèi)位于側(cè)壁表面和頂部表面的區(qū)域形成非晶化區(qū)，后續(xù)能夠以氧化工藝在鰭部的側(cè)壁和頂部表面形成厚度均勻的氧化層。
【附圖說明】
[0032]圖1是一種鰭式場效應(yīng)晶體管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是在形成柵極結(jié)構(gòu)之前，在鰭部表面形成氧化層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3至圖11是本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)所形成的鰭式場效應(yīng)晶體管性能不穩(wěn)定、可靠性較差。
[0036]為了能夠進(jìn)一步縮小半導(dǎo)體器件的尺寸、提高半導(dǎo)體器件的集成度，在晶體管中引入了一種高K金屬柵極(High-K Metal Gate，簡稱HKMG)結(jié)構(gòu)。請繼續(xù)參考圖1，所述柵極結(jié)構(gòu)103包括:位于鰭部101側(cè)壁和頂部表面的柵介質(zhì)層、以及位于柵介質(zhì)層表面的柵極層。而所述柵極結(jié)構(gòu)103為高K金屬柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料，所述柵極層的材料為金屬。
[0037]但是，由于所述高K介質(zhì)材料與鰭部101的材料的晶格常數(shù)差異較大，使得柵介質(zhì)層與鰭部101之間的晶格匹配性較低，因此需要采用氧化工藝在所述鰭部101表面形成氧化層，在所述氧化層表面形成高K介質(zhì)材料，以提高柵介質(zhì)層與鰭部101之間的結(jié)合能力，避免在柵介質(zhì)層和鰭部101之間的缺陷引起漏電流等問題。
[0038]請參考圖2，圖2是在形成柵極結(jié)構(gòu)之前，在鰭部表面形成氧化層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2與圖1中AA’方向的剖面一致，包括:襯底100 ;位于襯底100表面的鰭部101 ;位于襯底100表面且覆蓋鰭部101部分側(cè)壁的隔離層102 ;氧化層105，所述氧化層105位于高于隔離層102的鰭部101側(cè)壁和頂部表面。
[0039]其中，所述鰭部101的材料為單晶硅，在形成隔離層102之后，采用熱氧化工藝能夠在鰭部101的側(cè)壁和頂部表面形成氧化層105。然而，由于所述鰭部101側(cè)壁表面的晶向與鰭部101頂部表面的晶向不同，導(dǎo)致在鰭部101側(cè)壁表面和頂部表面所形成的氧化層105的厚度不同。具體的，如圖2所示，所述鰭部101頂部表面的晶向?yàn)椤?00〉，而鰭部101側(cè)壁表面的晶向?yàn)椤?10〉，由于晶向的差異，導(dǎo)致所述鰭部101頂部表面的娃原子數(shù)量較少，而所述鰭部101側(cè)壁表面的硅原子數(shù)量較多。因此，在熱氧化工藝中，所述鰭部101側(cè)壁表面的硅原子能夠與氧氣反應(yīng)形成更厚的氧化層105，而鰭部101頂部的表面能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)的硅原子較少，所形成的氧化層