半导体结构及其形成方法
【专利摘要】一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构；在半导体衬底上形成若干栅极结构，部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，栅极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的盖帽层和位于盖帽层表面的伪栅极；在半导体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层暴露出浅沟槽隔离结构以及位于浅沟槽隔离结构表面的栅极结构的一侧侧壁；沿栅极结构暴露的一侧侧壁刻蚀位于浅沟槽隔离结构上的盖帽层，去除浅沟槽隔离结构上的部分盖帽层，形成凹槽；去除掩膜层，在栅极结构侧壁表面形成侧墙，侧墙填充满所述凹槽。上述方法能够提高形成的半导体结构的性能。
【专利说明】
半导体结构及其形成方法
技术领域
[0001] 本发明设及半导体技术领域，特别设及一种半导体结构及其形成方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体器件集成度的不断提高，技术节点的降低，传统的栅介质层不断变薄， 晶体管漏电量随之增加，引起半导体器件功耗浪费等问题。为解决上述问题，现有技术提供 一种将金属栅极替代多晶娃栅极的解决方案。其中，"后栅（gate last)"工艺为形成高K 金属栅极晶体管的一个主要工艺。 阳00引所述"后栅，，工艺包括"先高KOii曲-K first)，，和"后高KOii曲-K last)，，两种 方法。其中，"先高K(hi曲-K first)"方法包括：包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底 上形成有伪栅结构和位于所述半导体衬底上并覆盖所述伪栅结构的介质层，所述伪栅结构 包括位于所述半导体衬底表面的高K栅介质层、位于所述高K栅介质层表面的盖帽层W及 位于所述盖帽层表面的伪栅极，所述介质层的表面与伪栅极表面齐平；去除所述伪栅极后 形成凹槽；在所述凹槽内依次形成功函数层和金属层，所述金属层填充满凹槽，作为晶体管 的金属栅极。
[0004] 在采用上述方法形成半导体器件，例如形成静态随机存储器的过程中，伪栅结构 往往会横跨多个有源区，使得部分伪栅结构位于相邻有源区之间的浅沟槽隔离结构表面。 阳0化]请参考图1至图4是现有技术的半导体结构的形成过程示意图。
[0006] 请参考图1，提供半导体衬底10,所述半导体衬底10内具有浅沟槽隔离结构11， 在一个实施例中，所述浅沟槽隔离结构11的表面略高于半导体衬底100表面。在所述半导 体衬底10表面形成若干伪栅结构，所述伪栅结构包括高K栅介质层21、位于高K栅介质层 21表面的盖帽层22 W及位于盖帽层22表面的伪栅极23。其中部分栅极结构位于半导体 衬底10表面，部分伪栅结构覆盖部分浅沟槽隔离结构11表面。
[0007] 请参考图2,在所述伪栅结构侧壁表面形成侧墙24。
[0008] 请参考图3,形成晶体管的过程中，通常需要进行多次清洗步骤，W去除半导体衬 底表面的杂质，所述清洗步骤多采用氨氣酸溶液，而氨氣酸溶液对于氧化娃具有各向同性 刻蚀能力，会对浅沟槽隔离结构11表面造成腐蚀形成凹陷25,暴露出位于浅沟槽隔离结构 11表面的高K栅介质层21，并对所述高K栅介质层21进行进一步的刻蚀，暴露出所述高K 栅介质层21表面的盖帽层22。
[0009] 请参考图4,在伪栅结构两侧的半导体衬底11内形成源漏极31，W及位于源漏极 31表面的金属娃化物层32。在形成所述金属娃化物层32的过程中，在源漏极31表面形成 金属层，通过退火是金属层与源漏极31表面反应形成金属娃化物层32,然后通过湿法刻蚀 工艺去除未与娃反应形成金属娃化物的金属层，而所述湿法刻蚀工艺同时会对浅沟槽隔离 结构表面的盖帽层造成腐蚀，使得所述伪栅结构中的盖帽层受到损伤或被去除，导致后续 工艺步骤中在去除伪栅极23的过程中，盖帽层不能起到足够的保护作用，使得高K栅介质 层21 W及半导体衬底10受到损伤，影响形成的晶体管的性能，从而影响形成的半导体器件 的性能。
[0010] 现有技术形成的半导体结构的性能有待进一步提高。
【发明内容】
[0011] 本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高形成的半导体结构 的性能。
[0012] 为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬 底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构；在所述半导体衬底上形成若干栅极结构，部 分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，所述栅极 结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的盖帽层和位于盖帽层表面的伪栅极；在所述半导 体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖位于半导体衬底表面的栅极结构，暴露出浅沟槽隔 离结构W及位于浅沟槽隔离结构表面的栅极结构的一侧侧壁；沿所述栅极结构暴露的一侧 侧壁刻蚀位于浅沟槽隔离结构上的盖帽层，去除浅沟槽隔离结构上的部分盖帽层，形成凹 槽；去除所述掩膜层，在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。
[0013] 可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽隔离结构上的盖帽层。
[0014] 可选的，刻蚀所述盖帽层形成的凹槽深度为5 A~300 A。
[0015] 可选的，所述盖帽层的材料为TiN。
[0016] 可选的，采用氨氧化锭和双氧水的混合水溶液或者硫酸与双氧水的混合水溶液刻 蚀浅沟槽隔离结构上的盖帽层，溫度为〇°C~70°C，时间为10s~600s。
[0017] 可选的，所述侧墙的材料为氮化娃。
[0018] 可选的，形成所述侧墙的方法包括：在所述半导体衬底表面、浅沟槽隔离结构表面 W及栅极结构表面形成侧墙材料层，所述侧墙材料层填充满所述凹槽；刻蚀所述侧墙材料 层，去除位于半导体衬底表面、浅沟槽隔离结构表面W及栅极结构顶部表面的侧墙材料层， 形成侧墙。
[0019] 可选的，所述掩膜层的材料为光刻胶、氧化娃、氮化娃或氮氧化娃。
[0020] 可选的，采用湿法刻蚀工艺去除所述掩膜层。
[0021] 可选的，所述栅极结构的形成方法包括：在所述半导体衬底表面W及浅沟槽隔离 结构表面形成栅介质材料层、位于栅介质材料层表面的盖帽材料层W及位于所述盖帽材料 层表面的伪栅极材料层；在所述伪栅极材料层表面形成图形化掩膜层，W所述图形化掩膜 层为掩膜刻蚀所述伪栅极材料层、盖帽材料层和栅介质材料层，形成栅极结构；然后去除所 述图形化掩膜层。
[0022] 可选的，形成所述栅介质材料层之前，在所述半导体衬底表面形成界面层。
[0023] 可选的，所述界面层的材料为氧化娃。
[0024] 可选的，采用热氧化工艺形成所述界面层。
[00巧]可选的，所述栅介质材料层的材料为氧化给、氧化错、氧化侣、娃氧化给或娃氧化 错。
[00%] 可选的，所述伪栅极材料层的材料为多晶娃。
[0027] 可选的，还包括：在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成源漏极；在所述源漏 极表面形成金属娃化物层；在半导体衬底上和浅沟槽隔离结构上形成介质层，所述介质层 的表面与伪栅极表面齐平；去除所述伪栅极，形成开口；在所述开口内形成覆盖所述开口 内壁表面的金属栅极，所述金属栅极包括位于开口内壁表面的功函数层和位于功函数层表 面填充满开口的金属层。
[0028] 可选的，形成所述金属娃化物层的方法包括：在所述源漏极表面、浅沟槽隔离结构 表面W及侧墙表面形成金属层；进行退火，使所述金属层与源漏极表面发生反应，形成金属 娃化物层；去除未反应的金属层。
[0029] 可选的，采用硫酸与双氧水的混合水溶液去除所述未反应的金属层。
[0030] 可选的，所述金属层的材料还可W是包括Ni、Ta、Ti、W、Co、Pt或Pd中的一种或一 种W上的金属。
[0031] 为解决上述问题，本发明的实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体结构， 包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构；位于所述半导体衬底上的 若干栅极结构，部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结 构表面，所述栅极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的盖帽层和位于盖帽层表面的伪 栅极，其中覆盖部分浅沟槽隔离结构的栅极结构的伪栅极与栅介质层之间具有凹槽；位于 所述栅极结构侧壁表面的侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。
[0032] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0033] 本发明的技术方案，在具有浅沟槽隔离结构的半导体衬底上形成若干栅极结构， 部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，所述栅 极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的盖帽层和位于盖帽层表面的伪栅极；然后在半 导体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层暴露出浅沟槽隔离结构W及位于浅沟槽隔离结构表面 的栅极结构的一侧侧壁；沿所述暴露的一侧侧壁刻蚀位于浅沟槽隔离结构上的盖帽层，形 成凹槽；然后在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。所述填充满凹 槽的部分侧墙位于浅沟槽隔离结构上方，后续在形成的所述半导体结构进行氨氣酸清洗的 过程中，虽然对浅沟槽隔离结构仍然会进行一定程度的腐蚀，使所述浅沟槽隔离结构表面 出现凹陷，但是所述凹陷仅能暴露出位于凹槽内的侧墙，而不会暴露出盖帽层。后续在形成 金属娃化物层的过程中，对金属层进行刻蚀过程中，采用的刻蚀溶液也不会对暴露出的凹 槽内的侧墙进行刻蚀。所W，所述凹槽内的部分侧墙能够对盖帽层起到保护作用。后续在 去除所述伪栅极的过程中，所述盖帽层和凹槽内的侧墙一起对下层的栅介质层W及沟道区 域起到保护作用。
[0034] 进一步，对所述盖帽层进行刻蚀的深度为5 A~300 A，使得形成的凹槽的深度为 5 A~3说)去。所述凹槽深度过小，使得后续填充凹槽的侧墙材料宽度过小，后续制程中还 是容易暴露出剩余的盖帽层；所述凹槽的深度也不能过大，避免所述凹槽的深宽比过大，后 续无法在所述凹槽内填充侧墙材料，或者影响在所述凹槽内填充的侧墙材料的填充质量， 从而影响所述凹槽内填充的侧墙材料对下层的材料层的保护作用。
[0035] 本发明的技术方案中的半导体结构，包括：形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底； 位于所述半导体衬底上的若干栅极结构，部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅极结 构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，所述栅极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的盖帽 层和位于盖帽层表面的伪栅极，其中覆盖部分浅沟槽隔离结构的栅极结构的伪栅极与栅介 质层之间具有凹槽；位于所述栅极结构侧壁表面的侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。所述填 充满凹槽的部分侧墙位于浅沟槽隔离结构上方，后续在对所述半导体结构进行氨氣酸清洗 的过程中，虽然对浅沟槽隔离结构仍然会进行一定程度的腐蚀，使所述浅沟槽隔离结构表 面出现凹陷，但是所述凹陷仅能暴露出位于凹槽内的侧墙，而不会暴露出盖帽层。后续在形 成源漏极表面的金属娃化物层的过程中，对金属层进行刻蚀过程中，采用的刻蚀溶液也不 会对暴露出的凹槽内的侧墙进行刻蚀。所W，所述凹槽内的部分侧墙能够对盖帽层起到保 护作用。后续在去除所述伪栅极的过程中，所述盖帽层和凹槽内的侧墙一起对下层的栅介 质层W及沟道区域起到保护作用。
【附图说明】
[0036] 图1至图4是本发明的现有技术的半导体结构的形成过程的结构示意图；
[0037] 图5至图11是本发明的实施例的半导体结构的形成过程的示意图。
【具体实施方式】
[0038] 如【背景技术】中，半导体结构的性能有待进一步提高。
[0039] 本发明的实施例中，在形成栅极结构之后，首先沿所述栅极结构暴露的一侧侧壁 刻蚀位于浅沟槽隔离结构上的盖帽层，去除浅沟槽隔离结构上的部分盖帽层，形成凹槽，然 后再在栅极结构侧壁表面形成侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。后续再进行清洗等工艺时， 仅能暴露出浅沟槽隔离结构上的侧墙，而不会暴露出盖帽层，从而后续工艺中不会对盖帽 层造成损伤，所述盖帽层W及填充满凹槽的侧墙能够对栅介质层W及栅介质层下方的半导 体衬底表面起到较好的保护作用，从而可W提高形成的半导体结构的性能。
[0040] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0041] 请参考图5,提供半导体衬底100,所述半导体衬底100内形成有浅沟槽隔离结构 101。
[0042] 所述半导体衬底100的材料包括娃、错、错化娃、神化嫁等半导体材料，可W是体 材料，也可W是复合结构如绝缘体上娃。本领域的技术人员可W根据半导体衬底100上形 成的半导体器件选择所述半导体衬底100的类型，因此所述半导体衬底的类型不应限制本 发明的保护范围。本发明的实施例中，所述半导体衬底100为娃衬底。
[0043] 所述半导体衬底100内具有浅沟槽隔离结构101，本实施例中，所述浅沟槽隔离结 构101的表面略高于半导体衬底100的表面，在本发明的其他实施例中，所述浅沟槽隔离结 构101的表面也可W与半导体衬底100的表面齐平。形成所述浅沟槽隔离结构101的方法 包括：在半导体衬底100内形成沟槽，在所述沟槽内填充绝缘介质材料，形成浅沟槽隔离结 构101。所述绝缘介质材料为氧化娃。
[0044] 所述浅沟槽隔离结构101作为半导体衬底100内的有源区之间的隔离结构。
[0045] 请参考图6,在所述半导体衬底100表面W及浅沟槽隔离结构101表面形成栅介 质材料层201、位于栅介质材料层201表面的盖帽材料层202 W及位于所述盖帽材料层202 表面的伪栅极材料层203。
[0046] 可W采用化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺等沉积工艺形成所述栅介质材料 层201。所述栅介质材料层201用于形成晶体管的栅介质层，所述栅介质材料层201的材料 可W为高K介质材料，例如氧化给、氧化错、氧化侣、娃氧化给或娃氧化错。本实施例中，所 述栅介质材料层201的材料为氧化给。
[0047] 所述盖帽材料层202可W采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或瓣射工艺形 成，所述盖帽材料层202用于形成位于栅介质层表面的盖帽层，所述盖帽层用于保护所述 栅介质层。
[0048] 本实施例中，所述盖帽材料层202的材料为TiN，采用原子层沉积工艺形成所述盖 帽材料层202,所述原子层沉积工艺的溫度为200°C~400°C，采用反应气体包括：含铁的第 一前驱气体，所述含铁的前驱气体包括Ti阳佑2馬邸3) ] 4、Ti阳(邸3) 2] 4或Ti阳(C 2?) 2] 4中的 一种或几种；第二前驱气体，所述第二前驱气体包括NH3、C0或&0中的一种或几种。
[0049] 所述伪栅材料层203可W采用化学气相沉积工艺形成，所述伪栅材料层203用于 形成伪栅极，本实施例中，所述伪栅材料层203的材料为多晶娃。
[0050] 本发明的其他实施例中，在形成所述栅介质材料层201之前，在所述半导体衬底 100表面形成界面层，所述界面层的材料为氧化娃。
[0051] 所述界面层用于避免栅介质材料层201与半导体衬底100表面直接接触产生晶格 失配问题，栅介质材料层201在界面层上生长的质量更好，同时可W减少漏电流。可W采用 热氧化工艺形成所述界面层。
[0052] 请参考图7,刻蚀所述伪栅极材料层203 (请参考图6)、盖帽材料层202 (请参考图 6)和栅介质材料层201 (请参考图6)，在所述半导体衬底100上形成若干栅极结构，部分栅 极结构位于半导体衬底100表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构101表面，所述栅 极结构包括栅介质层20la、位于栅介质层20la表面的盖帽层202a和位于盖帽层202a表面 的伪栅极203曰。
[0053] 具体的，在所述伪栅极材料层203表面形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层定 义待形成的栅极结构的位置和尺寸，W所述图形化掩膜层为掩膜，刻蚀所述伪栅极材料层 203、盖帽材料层202和栅介质材料层201，在所述半导体衬底100上形成若干栅极结构；然 后去除所述图形化掩膜层。
[0054] 其中，刻蚀所述伪栅极材料层203形成伪栅极203a，刻蚀所述盖帽材料层202形成 盖帽层202a，刻蚀栅介质材料层201形成栅介质层201a。所述盖帽层202a用于保护所述 栅介质层201a。
[0055] 所述若干栅极结构中，部分栅极结构位于浅沟槽隔离结构101之间的半导体衬底 100表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构101的表面。
[0056] 请参考图8,在所述半导体衬底100上形成掩膜层300,所述掩膜层300覆盖位于 半导体衬底100表面的栅极结构，暴露出浅沟槽隔离结构101 W及位于浅沟槽隔离结构101 表面的栅极结构的一侧侧壁。
[0057] 所述掩膜层300的材料为光刻胶、氧化娃、氮化娃或氮氧化娃等掩膜材料。本实施 例中，所述掩膜层300的材料为光刻胶，形成所述掩膜层300的方法包括：采用旋涂工艺在 所述半导体衬底100上形成覆盖半导体衬底100、浅沟槽隔离结构101 W及栅极结构的光刻 胶层；然后对所述光刻胶层进行曝光显影，形成掩膜层300,所述掩膜层300覆盖位于半导 体衬底100表面的栅极结构W及半导体衬底表面。
[0058] 所述掩膜层300覆盖位于半导体衬底100表面的栅极结构，暴露出浅沟槽隔离结 构101 W及位于浅沟槽隔离结构101表面的栅极结构的一侧侧壁，从而暴露出位于浅沟槽 隔离结构101上的盖帽层202a的侧壁，后续可W沿所述暴露的盖帽层202a的侧壁刻蚀所 述位于浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a。
[0059] 请参考图9,沿所述栅极结构暴露的一侧侧壁刻蚀位于浅沟槽隔离结构101上的 盖帽层202a，去除浅沟槽隔离结构101上的部分盖帽层202a，形成凹槽301。
[0060] 采用湿法刻蚀工艺刻蚀浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a，由于所述掩膜层 300暴露出位于浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a的侧壁，所述湿法刻蚀沿所述暴露的 盖帽层202a的侧壁刻蚀所述盖帽层202a，在所述浅沟槽隔离结构101上的栅极结构内形成 凹槽301。
[0061] 本实施例中，所述盖帽层202a的材料为TiN，可W采用氨氧化锭和双氧水的混合 水溶液或硫酸与双氧水的混合水溶液刻蚀浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a。所述刻蚀 溶液的溫度为〇°C~70°C，时间为10s~600s。所述刻蚀溶液对于盖帽层202a具有较高的 刻蚀选择性，并且不会对浅沟槽隔离结构101 W及伪栅极203a、栅介质层201a造成损伤。
[0062] 位于半导体衬底100表面栅极结构被掩膜层300覆盖，所述半导体衬底100表面 栅极结构内的盖帽层202a不会受到刻蚀。
[0063] 本实施例中，对所述盖帽层202a进行刻蚀的深度为5朵-3说)Λ，使得形成的凹 槽301的深度为5 Λ~;300 Λ。
[0064] 可W根据后续工艺中进行氨氣酸溶液清洗的量来决定对所述盖帽层202a进行横 向刻蚀的深度，所述氨氣酸溶液清洗的量越多，对所述盖帽层202a进行横向刻蚀的深度越 大，使得后续在进行氨氣酸溶液清洗的过程中，越不会暴露出所述浅沟槽隔离结构101上 剩余的盖帽层202曰。 阳0化]所述凹槽301的深度也不能过大，避免所述凹槽301的深宽比过大，后续无法在所 述凹槽301内填充侧墙材料，或者影响在所述凹槽301内填充的侧墙材料的填充质量，从而 影响所述凹槽301内填充的侧墙材料对下层的材料层的保护作用。
[0066] 请参考图10,去除所述掩膜层300 (请参考图9)，在所述半导体衬底100表面、浅 沟槽隔离结构101表面W及栅极结构表面形成侧墙材料层204,所述侧墙材料层204填充满 所述凹槽301 (请参考图9)。
[0067] 可W采用湿法刻蚀工艺去除所述掩膜层300,本实施例中，由于所述掩膜层300的 材料为光刻胶，可W采用灰化工艺去除所述掩膜层300。去除所述栅极结构300之后，暴露 出半导体衬底100表面W及栅极结构的表面。
[0068] 所述侧墙材料层204可W采用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺或等离子体增 强化学气相沉积工艺等方法形成。本实施例中，所述侧墙材料层204的材料为氮化娃。所 述侧墙材料层204的材料在后续受到氨氣酸清洗处理的过程中不会受到损伤。
[0069] 所述侧墙材料层204覆盖所述浅沟槽隔离结构101、半导体衬底100、栅极结构表 面，并且填充满所述凹槽301。所W所述侧墙材料层204用于形成位于栅极结构侧壁表面的 侧墙，W保护所述栅极结构。
[0070] 请参考图11，刻蚀所述侧墙材料层204(请参考图10)，去除位于半导体衬底100 表面、浅沟槽隔离结构101表面W及栅极结构顶部表面的侧墙材料层204,形成侧墙204a， 所述侧墙204a覆盖栅极结构侧壁并填充满凹槽301 (请参考图9)。
[0071] 采用无掩膜刻蚀工艺，对所述侧墙材料层204进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的刻 蚀方向垂直于半导体衬底100表面，从而可W去除位于半导体衬底100表面、浅沟槽隔离结 构101表面W及伪栅极203a顶部表面的侧墙材料层204,在所述栅极结构的侧壁表面形成 侧墙204a，同时由于所述侧墙材料层204还填充满凹槽301 (请参考图9)，在进行上述干法 刻蚀过程中，不会对凹槽301内的侧墙材料层进行刻蚀，所述形成的位于浅沟槽隔离结构 101上的栅极结构侧壁表面的侧墙204a还填充满所述凹槽301。
[0072] 所述填充满凹槽301的部分侧墙204a位于浅沟槽隔离结构101上方，后续在形成 的所述半导体结构进行氨氣酸清洗的过程中，虽然对浅沟槽隔离结构101仍然会进行一定 程度的腐蚀，使所述浅沟槽隔离结构101表面出现凹陷，但是所述凹陷仅能暴露出位于凹 槽301内的侧墙204曰，而不会暴露出盖帽层202曰。
[0073] 后续在形成金属娃化物层的过程中，对金属层进行刻蚀过程中，采用的刻蚀溶液 也不会对暴露出的凹槽301内的侧墙204a进行刻蚀。所W，所述凹槽301内的部分侧墙 204a能够对盖帽层202a起到保护作用。后续在去除所述伪栅极203a的过程中，所述盖帽 层202a和凹槽301内的侧墙204a -起对下层的栅介质层201a W及沟道区域起到保护作 用。
[0074] 在本发明的其他实施例中，在形成上述半导体结构之后，还可W在所述栅极结构 两侧的半导体衬底100内形成源漏极；在所述源漏极表面形成金属娃化物层；然后在半导 体衬底100上和浅沟槽隔离结构101上形成介质层，所述介质层的表面与伪栅极203a表面 齐平；去除所述伪栅极203a，形成开口；在所述开口内形成覆盖所述开口内壁表面的金属 栅极，所述金属栅极包括位于开口内壁表面的功函数层和位于功函数层表面填充满开口的 金属层。
[0075] 其中，所述源漏极可W通过离子注入方式形成，根据待形成的晶体管的类型，对伪 栅结构两侧的半导体衬底100内进行N型或P型离子注入，形成源漏极。在本发明的一个 实施例中，可W在相邻栅极结构之间的半导体衬底内形成共享的源漏极。
[0076] 形成所述金属娃化物层的方法包括：在所述源漏极表面、浅沟槽隔离结构表面W 及侧墙表面形成金属层；进行退火，使所述金属层与源漏极表面发生反应，形成金属娃化物 层；去除未反应的金属层。在形成所述金属娃化物层之前，可W先对半导体结构采用氨氣酸 溶液进行清洗，去除杂质，W提高后续形成的金属娃化物层的质量。所述氨氣酸溶液的清洗 过程不会暴露出浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a。
[0077] 所述金属层的材料还可^是包括化、了曰、11、胖、(：〇、口1或口(1中的一种或一种^上 的金属。本实施例中，所述金属层的材料为NiPt，在源漏极表面形成的金属娃化物材料为 NiSi。在本发明的其他实施例中，在形成所述金属层之后，还可W在所述金属层表面形成保 护层，避免所述金属层在退火过程中被氧化，所述保护层的材料可W是TiN。
[0078] 形成所述金属娃化物层之后，可W采用硫酸与双氧水的混合水溶液去除所述未反 应的金属层W及位于金属层表面的保护层。由于所述浅沟槽隔离结构101上的盖帽层202a 未在氨氣酸溶液的清洗过程中暴露出来，所W，在去除所述未反应的金属层的过程中，不会 损伤到所述盖帽层202a。本发明的实施例还提供一种采用上述方法形成的半导体结构。
[0079] 请参考图11，所述半导体结构包括：半导体衬底100,所述半导体衬底100内形成 有浅沟槽隔离结构101 ;位于所述半导体衬底100上的若干栅极结构，部分栅极结构位于半 导体衬底100表面，部分栅极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构101表面，所述栅极结构包括 栅介质层201a、位于栅介质层201a表面的盖帽层202a和位于盖帽层202a表面的伪栅极 203曰，其中覆盖部分浅沟槽隔离结构101的栅极结构的伪栅极203a与栅介质层201a之间 具有凹槽；位于所述栅极结构侧壁表面的侧墙204a，所述侧墙204a填充满所述凹槽。
[0080] 栅介质层201a的材料可W为高K介质材料，例如氧化给、氧化错、氧化侣、娃氧化 给或娃氧化错。本实施例中，所述栅介质层201a的材料为氧化给。盖帽层202a的材料为 TiN。所述伪栅极203a的材料为多晶娃。
[0081] 所述侧墙204a的材料为氮化娃。
[0082] 所述凹槽的深度为5 A--300 A，使得后续在进行氨氣酸溶液清洗的过程中，不 会暴露出所述浅沟槽隔离结构101上剩余的盖帽层202a。
[0083] 所述半导体结构还可W包括位于栅极结构两侧的半导体衬底100内的源漏极，W 及位于所述源漏极表面的金属娃化物层。
[0084] 上述半导体结构中，所述填充满凹槽的部分侧墙204a位于浅沟槽隔离结构101上 方，后续在对所述半导体结构进行氨氣酸清洗的过程中，虽然对浅沟槽隔离结构101仍然 会进行一定程度的腐蚀，使所述浅沟槽隔离结构101表面出现凹陷，但是所述凹陷仅能暴 露出位于凹槽301内的侧墙204曰，而不会暴露出盖帽层202曰。后续在形成源漏极表面的金 属娃化物层的过程中，对金属层进行刻蚀过程中，采用的刻蚀溶液也不会对暴露出的凹槽 301内的侧墙204a进行刻蚀。所W，所述凹槽301内的部分侧墙204a能够对盖帽层202a 起到保护作用。后续在去除所述伪栅极203a的过程中，所述盖帽层202a和凹槽301内的 侧墙204a -起对下层的栅介质层201a W及沟道区域起到保护作用。
[0085] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构； 在所述半导体衬底上形成若干栅极结构，部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅 极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，所述栅极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的 盖帽层和位于盖帽层表面的伪栅极； 在所述半导体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖位于半导体衬底表面的栅极结构， 暴露出浅沟槽隔离结构以及位于浅沟槽隔离结构表面的栅极结构的一侧侧壁； 沿所述栅极结构暴露的一侧侧壁刻蚀位于浅沟槽隔离结构上的盖帽层，去除浅沟槽隔 离结构上的部分盖帽层，形成凹槽； 去除所述掩膜层，在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。2. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺刻 蚀浅沟槽隔离结构上的盖帽层。3. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述盖帽层形成 的凹槽深度为5 A~300 A。4. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述盖帽层的材料为 TiN〇5. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用氢氧化铵和双氧 水的混合水溶液或者硫酸与双氧水的混合水溶液刻蚀浅沟槽隔离结构上的盖帽层，温度为 0°C~70°C，时间为 10s ~600s。6. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙的材料为氮 化娃。7. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙的方法 包括：在所述半导体衬底表面、浅沟槽隔离结构表面以及栅极结构表面形成侧墙材料层，所 述侧墙材料层填充满所述凹槽；刻蚀所述侧墙材料层，去除位于半导体衬底表面、浅沟槽隔 离结构表面以及栅极结构顶部表面的侧墙材料层，形成侧墙。8. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为 光刻胶、氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。9. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去 除所述掩膜层。10. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构的形成 方法包括：在所述半导体衬底表面以及浅沟槽隔离结构表面形成栅介质材料层、位于栅介 质材料层表面的盖帽材料层以及位于所述盖帽材料层表面的伪栅极材料层；在所述伪栅极 材料层表面形成图形化掩膜层，以所述图形化掩膜层为掩膜刻蚀所述伪栅极材料层、盖帽 材料层和栅介质材料层，形成栅极结构；然后去除所述图形化掩膜层。11. 根据权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述栅介质材 料层之前，在所述半导体衬底表面形成界面层。12. 根据权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述界面层的材料 为氧化硅。13. 根据权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用热氧化工艺形 成所述界面层。14. 根据权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅介质材料层 的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝、硅氧化铪或硅氧化锆。15. 根据权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述伪栅极材料层 的材料为多晶硅。16. 根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：在所述栅极 结构两侧的半导体衬底内形成源漏极；在所述源漏极表面形成金属硅化物层；在半导体衬 底上和浅沟槽隔离结构上形成介质层，所述介质层的表面与伪栅极表面齐平；去除所述伪 栅极，形成开口；在所述开口内形成覆盖所述开口内壁表面的金属栅极，所述金属栅极包括 位于开口内壁表面的功函数层和位于功函数层表面填充满开口的金属层。17. 根据权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述金属硅化 物层的方法包括：在所述源漏极表面、浅沟槽隔离结构表面以及侧墙表面形成金属层；进 行退火，使所述金属层与源漏极表面发生反应，形成金属硅化物层；去除未反应的金属层。18. 根据权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用硫酸与双氧水 的混合水溶液去除所述未反应的金属层。19. 根据权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金属层的材料 还可以是包括附、了&、11、1、(：〇、？七或？(1中的一种或一种以上的金属。20. 根据权利要求1至19中任一权利要求所述的方法形成的半导体结构，其特征在于， 包括： 半导体衬底，所述半导体衬底内形成有浅沟槽隔离结构； 位于所述半导体衬底上的若干栅极结构，部分栅极结构位于半导体衬底表面，部分栅 极结构覆盖部分浅沟槽隔离结构表面，所述栅极结构包括栅介质层、位于栅介质层表面的 盖帽层和位于盖帽层表面的伪栅极，其中覆盖部分浅沟槽隔离结构的栅极结构的伪栅极与 栅介质层之间具有凹槽； 位于所述栅极结构侧壁表面的侧墙，所述侧墙填充满所述凹槽。
【文档编号】H01L21/28GK105870005SQ201510026369
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月19日
【发明人】禹国宾
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司