半导体结构及半导体结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构及半导体结构的形成方法。

背景技术：

1、随着mos(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)工艺的发展，半导体器件的尺寸越来越小，导致源极和漏极的接触件与栅极的距离也越来越小，这造成源极和漏极的接触件与栅极之间的寄生电容逐渐增大，器件性能退化。为了解决这个问题，现有技术中提出了空气间隙间隔物(air gap spacer)结构，即在源极和漏极的接触件与栅极之间形成空气间隙，降低寄生电容的电介质的介电常数(空气的介电常数小于原来的绝缘间隔物层的节点常数)，从而减小寄生电容。

2、然而，现有的形成空气间隙间隔物结构的工艺还有待提升。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及半导体结构的形成方法，以提升半导体结构的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体结构，包括：衬底；位于衬底上的栅极结构；位于栅极结构侧壁表面的侧墙结构，所述侧墙结构内具有第一开口；位于栅极结构两侧的第一金属层，所述侧墙结构和第一金属层之间具有第二开口；位于衬底上的第一介质层，所述第一介质层密封所述第一开口顶部成第一密闭腔，所述第一介质层密封所述第二开口顶部成第二密闭腔。

3、可选的，所述侧墙结构包括：第一侧墙和第二侧墙，所述第一侧墙位于栅极结构侧壁表面；所述第一开口位于第一侧墙和第二侧墙之间，所述第二开口位于第二侧墙和第一金属层之间。

4、可选的，所述第一侧墙和第二侧墙的材料包括氮化硅。

5、可选的，所述第一介质层的材料包括氧化硅。

6、可选的，还包括：位于栅极结构两侧的衬底内的源漏掺杂区，所述第一金属层位于源漏掺杂区上。

7、可选的，所述衬底包括：基底；位于基底上的鳍部结构；所述栅极结构横跨所述鳍部结构，所述源漏掺杂区位于栅极结构两侧的鳍部结构内。

8、可选的，还包括：位于栅极结构侧壁表面的阻挡层；所述侧墙结构位于阻挡层表面。

9、可选的，所述阻挡层的材料包括硅硼碳氮。

10、可选的，还包括：位于栅极结构顶部表面的覆盖层，所述覆盖层的顶部表面与第一介质层顶部表面齐平。

11、可选的，还包括：位于覆盖层内的第二金属层，所述第二金属层位于部分所述栅极结构上。

12、可选的，所述覆盖层的材料包括氧化硅。

13、相应地，本发明技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底上形成栅极结构、位于栅极结构侧壁表面的侧墙结构以及位于栅极结构两侧的第一金属层；在所述侧墙结构内形成第一开口；在侧墙结构和第一金属层之间形成第二开口；在栅极结构上、侧墙结构上和第一金属层上形成第一介质层，所述第一介质层密封所述第一开口顶部形成第一密闭腔，所述第一介质层密封所述第二开口顶部形成第二密闭腔。

14、可选的，所述侧墙结构包括：第一侧墙、位于第一侧墙侧壁表面的牺牲层以及位于牺牲层侧壁表面的第二侧墙，所述第一侧墙位于栅极结构侧壁表面，所述牺牲层位于第一侧墙和第二侧墙之间；所述第一开口位于第一侧墙和第二侧墙之间，所述第二开口位于第二侧墙和第一金属层之间。

15、可选的，在形成第一金属层之前，还包括：在栅极结构两侧的衬底内形成源漏掺杂区，所述第一金属层位于源漏掺杂区上；在衬底上形成第二介质层，所述栅极结构、侧墙结构和第一金属层位于所述第二介质层内，部分所述第二介质层位于侧墙结构和第一金属层之间。

16、可选的，所述第一开口和第二开口同时形成；所述第一开口和第二开口的形成方法包括：去除所述牺牲层，在所述侧墙结构内形成第一开口；去除所述第二介质层，在所述侧墙结构和第一金属层之间形成第二开口。

17、可选的，所述第一侧墙和第二侧墙的材料与牺牲层的材料不同；所述牺牲层的材料和第二介质层的材料相同，所述牺牲层和所述第二介质层同时去除；去除所述牺牲层和所述第二介质层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：气体包括氨气、氟化氢、氮气和氩气，反应温度为20摄氏度～80摄氏度。

18、可选的，所述栅极结构、位于栅极结构侧壁表面的侧墙结构、第二介质层以及源漏掺杂区的形成方法包括：在衬底上形成伪栅极结构；在伪栅极结构侧壁形成伪侧墙；在伪侧墙外的衬底内形成源漏掺杂区；形成源漏掺杂区之后，去除所述伪侧墙，在伪栅极结构侧壁形成侧墙结构；形成侧墙结构之后，在衬底上形成第二介质层，所述伪栅极结构位于所述第二介质层内；去除所述伪栅极结构，在第二介质层内形成栅极开口；在栅极开口内形成初始栅极结构；回刻蚀所述初始栅极结构，形成栅极结构，并在栅极结构顶部形成位于第二介质层内的凹槽；在凹槽内形成覆盖层。

19、可选的，在伪栅极结构侧壁形成伪侧墙之前，还包括：在伪栅极结构侧壁表面形成阻挡层。

20、可选的，在第二介质层内形成第一金属层的同时，还包括：在覆盖层内形成第二金属层，所述第二金属层位于部分所述栅极结构上。

21、可选的，形成所述第一介质层的工艺包括化学气相沉积工艺。

22、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

23、本发明的技术方案，通过在形成第一介质层，所述第一介质层密封所述第一开口顶部形成第一密闭腔，所述第一介质层密封所述第二开口顶部形成第二密闭腔。从而在栅极结构和第一金属层之间形成位于所述侧墙结构内的第一密闭腔，以及形成位于所述侧墙结构和第一金属层之间的第二密闭腔。双重密闭腔使得所述栅极结构和第一金属层之间的寄生电容进一步减小，优化了半导体结构的性能。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述侧墙结构包括：第一侧墙和第二侧墙，所述第一侧墙位于栅极结构侧壁表面；所述第一开口位于第一侧墙和第二侧墙之间，所述第二开口位于第二侧墙和第一金属层之间。

3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一侧墙和第二侧墙的材料包括氮化硅。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一介质层的材料包括氧化硅。

5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于栅极结构两侧的衬底内的源漏掺杂区，所述第一金属层位于源漏掺杂区上。

6.如权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底包括：基底；位于基底上的鳍部结构；所述栅极结构横跨所述鳍部结构，所述源漏掺杂区位于栅极结构两侧的鳍部结构内。

7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于栅极结构侧壁表面的阻挡层；所述侧墙结构位于阻挡层表面。

8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡层的材料包括硅硼碳氮。

9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于栅极结构顶部表面的覆盖层，所述覆盖层的顶部表面与第一介质层顶部表面齐平。

10.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于覆盖层内的第二金属层，所述第二金属层位于部分所述栅极结构上。

11.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，所述覆盖层的材料包括氧化硅。

12.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

13.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙结构包括第一侧墙、位于第一侧墙侧壁表面的牺牲层以及位于牺牲层侧壁表面的第二侧墙，所述第一侧墙位于栅极结构侧壁表面，所述牺牲层位于第一侧墙和第二侧墙之间；所述第一开口位于第一侧墙和第二侧墙之间，所述第二开口位于第二侧墙和第一金属层之间。

14.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成第一金属层之前，还包括：在栅极结构两侧的衬底内形成源漏掺杂区，所述第一金属层位于源漏掺杂区上；在衬底上形成第二介质层，所述栅极结构、侧墙结构和第一金属层位于所述第二介质层内，部分所述第二介质层位于侧墙结构和第一金属层之间。

15.如权利要求14所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一开口和第二开口同时形成；所述第一开口和第二开口的形成方法包括：去除所述牺牲层，在所述侧墙结构内形成第一开口；去除所述第二介质层，在所述侧墙结构和第一金属层之间形成第二开口。

16.如权利要求15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙和第二侧墙的材料与牺牲层的材料不同；所述牺牲层的材料和第二介质层的材料相同，所述牺牲层和所述第二介质层同时去除；去除所述牺牲层和所述第二介质层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数包括：气体包括氨气、氟化氢、氮气和氩气，反应温度为20摄氏度～80摄氏度。

17.如权利要求14所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构、位于栅极结构侧壁表面的侧墙结构、第二介质层以及源漏掺杂区的形成方法包括：在衬底上形成伪栅极结构；在伪栅极结构侧壁形成伪侧墙；在伪侧墙外的衬底内形成源漏掺杂区；形成源漏掺杂区之后，去除所述伪侧墙，在伪栅极结构侧壁形成侧墙结构；形成侧墙结构之后，在衬底上形成第二介质层，所述伪栅极结构位于所述第二介质层内；去除所述伪栅极结构，在第二介质层内形成栅极开口；在栅极开口内形成初始栅极结构；回刻蚀所述初始栅极结构，形成栅极结构，并在栅极结构顶部形成位于第二介质层内的凹槽；在凹槽内形成覆盖层。

18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在伪栅极结构侧壁形成伪侧墙之前，还包括：在伪栅极结构侧壁表面形成阻挡层。

19.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在第二介质层内形成第一金属层的同时，还包括：在覆盖层内形成第二金属层，所述第二金属层位于部分所述栅极结构上。

20.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一介质层的工艺包括化学气相沉积工艺。

技术总结
一种半导体结构及其形成方法，结构包括：衬底；位于衬底上的栅极结构；位于栅极结构侧壁表面的侧墙结构，所述侧墙结构内具有第一开口；位于栅极结构两侧的第一金属层，所述侧墙结构和第一金属层之间具有第二开口；位于衬底上的第一介质层，所述第一介质层密封所述第一开口顶部成第一密闭腔，所述第一介质层密封所述第二开口顶部成第二密闭腔。所述半导体结构性能得到提升。

技术研发人员：谭程,张海洋
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14