CN117766393A - 半导体结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体结构及其形成方法，所述形成方法包括：形成基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；在所述基底上形成伪栅结构；在相邻伪栅结构两侧的基底内形成源漏区；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙。本发明技术方案，所述阻挡结构和所述源漏区之间具有空气侧墙。所述空气侧墙的设置，能够有效改善所述阻挡结构的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

Description

半导体结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

随着CMOS器件尺寸的不断缩小，来自制造和设计方面的挑战促使了三维设计如鳍片场效应晶体管(FinFET)的发展。相对于现有的平面晶体管，FinFET可以有效控制器件按比例缩小所导致的难以克服的短沟道效应，还可以有效提高在衬底上形成的晶体管阵列的密度，同时，FinFET中的栅极环绕鳍部设置，因此能从三个面来控制静电，在静电控制方面的性能也更突出。

为了进一步提高FinFET工艺中器件的密度，可以设计很多阻挡结构，即单扩散阻挡(single diffusion break，SDB)来形成更多、更窄的浅沟槽隔离，以节省栅极阵列的区域。

但是现有所形成的单扩散阻挡，往往容易出现布局依赖效应的恶化。

发明内容

本发明解决的问题是如何改善具有单扩散阻挡的半导体结构的布局依赖效应恶化的问题。

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：

形成基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；在所述基底上形成伪栅结构；在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙。

可选的，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤包括：刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口，所述阻挡开口底部露出所述鳍部；在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层；在侧壁形成有侧墙牺牲层的阻挡开口内形成所述阻挡结构；去除所述侧墙牺牲层，在阻挡结构和所述源漏区之间形成空气侧墙。

可选的，所述形成方法还包括：在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区之后，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之前，在相邻伪栅结构之间形成介质层；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤还包括：在所述介质层上形成保护层；以所述保护层为掩膜，刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口。

可选的，在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层的步骤中，所述侧墙牺牲层的材料为非晶硅。

可选的，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤还包括：在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层之后，去除所述侧墙牺牲层之前，进行退火处理；去除所述侧墙牺牲层的步骤中，去除经退火的侧墙牺牲层。

可选的，在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层的步骤中，所述侧墙牺牲层的厚度在至/>范围内。

可选的，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构包括：伪栅极；栅极保护层，栅极保护层，所述栅极保护层位于所述伪栅极表面；刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口的步骤中，去除所述伪栅极以形成阻挡开口。

可选的，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤中，所述阻挡结构的材料为氮化硅。

可选的，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构包括：第一伪栅结构；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤包括：刻蚀所述第一伪栅结构以形成所述阻挡结构和所述空气侧墙。

可选的，形成基底的步骤中，所述基底还包括：至少一组堆叠结构，所述至少一组堆叠结构沿垂直所述衬底表面方向堆叠于所述鳍部上，每组堆叠结构包括：牺牲层以及位于所述牺牲层顶部的沟道层；所述形成方法还包括：形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之后，形成包围沟道层的栅极结构。

可选的，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构还包括：第二伪栅结构；形成包围沟道层的栅极结构的步骤包括：刻蚀所述第二伪栅结构和第二伪栅结构下的牺牲层以形成栅极开口；在所述栅极开口内形成栅极结构，所述栅极结构包围所述沟道层。

可选的，在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区的步骤包括：刻蚀伪栅结构两侧的至少一组堆叠结构以形成源漏开口；刻蚀所述源漏开口侧壁露出的部分牺牲层，在所述源漏开口侧壁形成凹槽；在所述凹槽内形成侧墙；在形成所述侧墙的源漏开口内形成源漏区；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤中，在所述源漏区相对侧壁的侧墙之间形成所述阻挡结构和所述空气侧墙。

可选的，还包括：形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之后，在所述阻挡结构上形成接触硬掩膜以密封所述空气侧墙。

相应的，本发明还提供一种半导体结构，包括：

基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；源漏区，所述源漏区位于所述基底内；阻挡结构，所述阻挡结构位于相邻的两个源漏区之间；空气侧墙，所述空气侧墙位于所述阻挡结构和所述源漏区之间。

可选的，还包括：介质层，所述介质层位于所述源漏区上；所述阻挡结构的顶部与所述介质层的顶部齐平。

可选的，所述阻挡结构的材料为氮化硅。

可选的，还包括：栅极保护层，所述栅极保护层位于所述空气侧墙和所述介质层之间。

可选的，所述基底还包括：至少1个沟道层，所述至少1个沟道层沿垂直所述衬底表面方向堆叠于所述鳍部上，至少所述沟道层和所述鳍部之间具有间隙；所述半导体结构还包括：栅极结构，所述栅极结构位于所述源漏区背向所述阻挡结构的一侧，所述栅极结构包围所述沟道层。

可选的，还包括：侧墙，所述侧墙位于所述空气侧墙和所述源漏区之间。

可选的，还包括：接触硬掩膜，所述接触硬掩膜位于所述阻挡结构以密封锁上空气侧墙。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案中，所述阻挡结构和所述源漏区之间具有空气侧墙。所述空气侧墙的设置，能够有效改善所述阻挡结构的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

本发明可选方案中，所述侧墙牺牲层的材料包括：非晶硅。去除所述非晶硅的工艺具有较高的刻蚀选择比，能够有效避免去除所述侧墙牺牲层的工艺对其他结构的影响，能够有效避免侧墙牺牲层残留；而且形成所述侧墙牺牲层之后，去除所述侧墙牺牲层之前，进行退火处理，能够驱使游离氧向所述侧墙牺牲层扩散以实现吸附，从而在去除所述侧墙牺牲层的同时进一步去除游离氧，游离氧的进一步去除，能够有效改善布局依赖效应的恶化。

本发明可选方案中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，即所述栅极结构包围所述沟道层；所述空气侧墙和所述源漏区之间形成侧墙；所述侧墙的形成能够在所述阻挡结构形成过程中保护所述源漏区，能够有效降低源漏区受损可能，能够有效保证器件性能。

附图说明

图1至图9是一种半导体结构的形成方法各个步骤的剖面结构示意图；

图10至图18是本发明半导体结构形成方法一实施例各个步骤的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术所形成的单扩散阻挡存在布局依赖效应恶化的问题。现结合一种半导体结构分析布局依赖问题恶化的原因：

参考图1至图9，示出了一种半导体结构的形成方法各个步骤的剖面结构示意图。

参考图1，形成基底，所述基底包括：衬底11；鳍部12，所述鳍部12凸起于所述衬底11；至少一组堆叠结构13，所述至少一组堆叠结构13沿垂直所述衬底11表面方向堆叠于所述鳍部12上，每组堆叠结构13包括：牺牲层13a以及位于所述牺牲层13a顶部的沟道层13b。

具体的，形成所述基底的步骤包括：提供初始衬底11，所述初始衬底11上具有至少一组堆叠材料结构，所述至少一组堆叠材料结构沿垂直所述衬底11表面的方向堆叠于所述初始衬底11上，每组堆叠材料结构包括：牺牲材料层和位于所述牺牲材料层上的沟道材料层；如图1所示，以鳍部图形层13c为掩膜，刻蚀所述至少一组堆叠材料结构和所述初始衬底11，形成所述衬底11、凸起于所述衬底11的鳍部12以及位于所述鳍部12上的至少一组堆叠结构13。

参考图2至图3，其中图2是图1所示剖面结构示意图中沿x1x2线位置的剖面结构示意图，图3是图1所示剖面结构示意图相对应的剖面结构示意图，形成贯穿所述至少一组堆叠结构13的阻挡结构15和位于相邻鳍部12之间衬底11上的隔离层14。

具体的，形成所述阻挡结构15和所述隔离层14的步骤包括：如图2所示，形成贯穿所述至少一组堆叠结构13的阻挡开口；如图2所示，在所述阻挡开口和所述鳍部12露出的衬底11上填充介质材料；如图3所示，降低相邻鳍部12之间介质材料的高度以形成隔离层14。

参考图4至图5，图5是图4所示剖面结构示意图中沿x3x4线位置的剖面结构示意图，在所述阻挡结构15上形成伪栅结构16。

具体的，在所述阻挡结构15上形成伪栅结构16的步骤包括：如图4所示，在所述阻挡结构15上形成伪栅极；如图5所示，在所述伪栅极表面形成栅极保护层以形成所述伪栅结构16。

参考图5和图6，在所述伪栅结构16两侧的至少一组堆叠结构13内形成源漏区17。

具体的，形成源漏区17的步骤包括：如图5所示，在所述伪栅结构16两侧的至少一组堆叠结构13内形成源漏开口17a，所述源漏开口17a底部露出所述鳍部12；刻蚀所述源漏开口17a侧壁露出的部分牺牲层13a以形成凹槽；如图6所示，在所述凹槽内形成侧墙17c；在侧壁形成有所述侧墙17c的源漏开口17a内形成所述源漏区17。

参考图7，在相邻伪栅结构16之间填充介质层18，所述介质层18位于所述源漏区17上。

参考图8至图9，形成包围所述沟道层13b的栅极结构19。

具体的，形成包围所述沟道层13b的栅极结构19的步骤包括：如图8所示，去除所述伪栅极，形成伪栅开口；去除所述伪栅开口底部的牺牲层13a，在相邻沟道层13b之间形成间隙19a以形成栅极开口；如图9所示，在所述栅极开口内形成栅极结构19，所述栅极结构包围所述沟道层13b。

形成所述隔离层14的过程中，形成所述阻挡结构15。所述阻挡结构15在所述伪栅结构16和和所述源漏区17形成之前形成，而且所述阻挡结构15的材料为氧化硅；因此所述阻挡结构15的形成引入很多游离氧；游离氧的扩散，会使布局依赖问题恶化。

为解决所述技术问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：

形成基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；在所述基底上形成伪栅结构；在相邻伪栅结构两侧的基底内形成源漏区；形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙。

本发明技术方案，所述阻挡结构和所述源漏区之间具有空气侧墙。所述空气侧墙的设置，能够有效改善所述阻挡结构的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

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。

参考图10至图18，示出了本发明半导体结构形成方法一实施例各个步骤的剖面结构示意图。

参考图10至图11，形成基底，所述基底包括：衬底110；鳍部120，所述鳍部120凸起于所述衬底110。

所述基底适宜于提供工艺基础。其中，所述衬底110和所述鳍部120用以为后续的工艺步骤提供工艺基础。

本发明一些实施例中，所述衬底110的材料为单晶硅。在本发明其他实施例中，所述衬底110的材料还可以选自多晶硅或非晶硅；所述衬底110的材料也可以选自锗、砷化镓或硅锗化合物等其他半导体材料。此外，所述衬底110还可以是具有外延层或外延层上硅结构。

需要说明的是，本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，因此形成基底的步骤中，所述基底还包括：至少一组堆叠结构130，所述至少一组堆叠结构130沿垂直所述衬底110表面方向堆叠于所述鳍部120上，每组堆叠结构130包括：牺牲层131以及位于所述牺牲层131顶部的沟道层132。

所述至少一组堆叠结构130用以形成沟道，其中所述堆叠结构130包括牺牲层131和沟道层132，所述牺牲层131用以为后续所形成的栅极结构提供工艺空间；所述沟道层132用以被栅极结构包围以形成沟道。其中，所述牺牲层131的材料为锗硅，所述沟道层132的材料为硅。

本发明一些实施例中，所述基底还包括：隔离层134，所述隔离层134位于所述鳍部120露出的所述衬底110上。

所述隔离层134用以实现相邻鳍部120之间的电绝缘。

所述隔离层134的顶部低于所述至少一组堆叠结构130的顶部。所述隔离层134露出所述至少一组堆叠结构130的侧壁从而使栅极结构能够与所述沟道层相接触。

本发明一些实施例中，所述隔离层134的材料为氧化硅，以控制相邻鳍部120之间材料的介电常数。本发明另一些示实施例中，所述隔离层134也可以是低K介质材料或者超低K介质材料。

具体的，形成基底的步骤包括：提供半导体衬底110，所述半导体衬底110上具有至少一组堆叠材料结构，所述至少一组堆叠材料结构沿垂直方向堆叠于所述半导体衬底110表面，每组堆叠材料结构包括：牺牲材料层以及位于所述牺牲材料层上的沟道材料层；如图10所示，在所述至少一组堆叠材料结构上形成鳍部掩膜133，并以所述鳍部掩膜133为掩膜刻蚀所述至少一组堆叠材料结构和所述半导体衬底110，形成衬底110、位于所述衬底110上的鳍部120以及位于所述鳍部120上的至少一组堆叠结构130；去除所述鳍部掩膜133之后，在相邻鳍部120之间填充隔离材料，所述隔离材料的顶部与所述至少一组堆叠结构130齐平；如图11所示，回刻蚀所述结构材料以形成所述隔离层134。

参考图12，其中，图12是图11所示剖面结构示意图中沿X1X2位置的剖面结构示意图，在所述基底上形成伪栅结构140。

所述伪栅结构140适宜于为栅极结构和阻挡结构180占据空间。

本发明一些实施例中，在所述基底上形成伪栅结构140的步骤包括：在所述基底上形成第一伪栅结构149。此外，在所述基底上形成伪栅结构140的步骤中，所述伪栅结构140还包括：第二伪栅结构148。

其中，所述第一伪栅结构149用以为阻挡结构180(如图16所示)和所述空气侧墙180(如图16所示)占据空间；所述第二伪栅结构148用以为栅极结构占据空间，也就是说，后续所述第一伪栅结构149会被替换为阻挡结构180，所述第二伪栅结构148会被替换为栅极结构。

本发明一些实施例中，在所述基底上形成伪栅结构140的步骤中，所述伪栅结构140包括：伪栅极141；栅极保护层142，所述栅极保护层142位于所述伪栅极141表面，即所述栅极保护层142位于所述伪栅极141的侧壁和顶部表面。

需要说明的是，本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，相邻鳍部120上的至少一组堆叠结构130之间具有间隙；所述伪栅结构140横跨所述至少一组堆叠结构130，且与所述至少一组堆叠结构130的侧壁相接触。即所述伪栅结构140与所述牺牲层131和所述132相接触。

继续参考图12，在所述伪栅结构140两侧的基底内形成源漏区150。

所述源漏区150位于任意伪栅结构140两侧，即任一所述源漏区150位于所述第一伪栅结构149和所述第二伪栅结构148之间以及相邻第二伪栅结构148之间。

本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，所述伪栅结构140两侧的基底具有鳍部120上的至少一组堆叠结构130；所述源漏区150位于所述至少一组堆叠结构130内。

因此本发明一些实施例中，在所述伪栅结构140两侧的基底内形成源漏区150的步骤包括：刻蚀伪栅结构140两侧的至少一组堆叠结构130以形成源漏开口；刻蚀所述源漏开口侧壁露出的部分牺牲层，在所述源漏开口侧壁形成凹槽；在所述凹槽内形成侧墙153；在形成所述侧墙153的源漏开口内形成源漏区150。

所述源漏开口用以为源漏区150提供工艺空间。

本发明一些实施例中，以所述伪栅结构140为掩膜，刻蚀所述伪栅结构140两侧的所述至少一组堆叠结构130至露出所述衬底110，以形成所述源漏开口。

所述凹槽用以为侧墙153提供工艺空间。

本发明一些实施例中，所述牺牲层131的材料为锗硅，在所述源漏开口侧壁形成凹槽的步骤中，以湿法刻蚀的方式形成所述凹槽。具体的，以湿法刻蚀的方式形成所述凹槽的步骤中，具体工艺参数包括：刻蚀溶液包括浓硫酸。

所述侧墙153用以实现所述源漏区150和栅极结构之间的隔离。

本发明一些实施例中，在所述凹槽内形成侧墙153的步骤中，所述侧墙153的材料包括：氮化硅。将所述侧墙153的材料设置为氮化硅，与一般半导体结构形成方法中相同，因此无需对现有方法进行改变，无需引入额外的材料，能够有效保证器件稳定性。

具体的，在所述凹槽内形成侧墙153的步骤包括：在所述源漏开口内形成侧墙153材料层，所述侧墙153材料层填充所述凹槽并延伸至所述沟道层132侧壁和源漏开口底部；去除所述沟道层132侧壁和源漏开口底部的侧墙153材料层以形成所述侧墙153。

形成所述侧墙153之后，形成所述源漏区150。

所述源漏区150在阻挡结构170之前形成，能够有效避免衬底110经历刻蚀工艺，能够有效减少所述衬底110的损伤，能给所述源漏区150的形成提供良好的生长表面，能够有效的提高所形成源漏区150的质量，从而提高所形成半导体结构的性能。

本发明一些实施例中，所述源漏区150的材料包括：锗硅。具体的，所述源漏区150包括：应力层；源漏掺杂区，所述应力层位于所述源漏掺杂区内。所述应力层的材料为锗硅。

本发明一些实施例中，形成源漏区150的步骤包括：通过外延生长的方式形成锗硅。

参考图13至图16，形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170(如图15所示)和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180(如图16所示)。

所述阻挡结构170为单扩散阻挡结构(Single diffusion break，SDB)；所述空气侧墙180用以增强所述阻挡结构170的阻挡能力。

所述空气侧墙180的设置，能够有效改善所述阻挡结构170的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，所述源漏区150与所述沟道层132直接接触；所述源漏区150与剩余的牺牲层131之间具有侧墙153；因此形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180的步骤中，在所述源漏区150相对侧壁的侧墙153之间形成所述阻挡结构170和所述空气侧墙180。所述侧墙153的形成能够在所述阻挡结构170形成过程中保护所述源漏区150，能够有效降低源漏区150受损可能，能够有效保证器件性能。

需要说明的是，在相邻伪栅结构140两侧的基底内形成源漏区150之后，形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180之前，在相邻伪栅结构140之间形成介质层160。

所述介质层160用以形成阻挡开口172(如图13所示)，所述介质层160还用以实现相邻栅极结构之间的隔离。

具体的，所述伪栅结构140包括所述第一伪栅结构149和第二伪栅结构148，所述介质层160至少填充于第一伪栅结构149和第二伪栅结构148之间；此外，所述介质层160还填充于相邻第二伪栅结构148之间。具体的，所述介质层160的材料为氧化硅。本发明其他实施例中，所述介质层160的材料也可以为低K介质材料或超低K介质材料。

本发明一些实施例中，形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180的步骤包括：如图13所示，刻蚀所述源漏区150之间的伪栅结构140以形成阻挡开口172，所述阻挡开口172底部露出所述鳍部120；如图14所示，在所述阻挡开口172侧壁形成侧墙牺牲层181；如图15所示，在侧壁形成有侧墙牺牲层181的阻挡开口172内形成所述阻挡结构170；如图16所示，去除所述侧墙牺牲层181，在阻挡结构170和所述源漏区150之间形成空气侧墙180。

所述阻挡开口172用以为阻挡结构170提供工艺空间。

所述阻挡开口172在源漏区150形成之后形成，因此形成所述阻挡开口172的工艺不会对结构的其他部分造成不利影响，特别是能够有效减少避免源漏区150形成过程中衬底110的损伤，能给所述源漏区150的形成提供良好的生长表面，能够有效的提高所形成源漏区150的质量，从而提高所形成半导体结构的性能。

本发明一些实施例中，所述伪栅结构140包括第一伪栅结构149和第二伪栅结构148，其中所述第一伪栅结构149用以为阻挡结构170占据空间。因此刻蚀所述源漏区150之间的伪栅结构以形成阻挡开口172的步骤中，刻蚀所述源漏区150之间的第一伪栅结构149以形成所述阻挡开口172和所述空气侧墙180，所以所述阻挡开口172和所述空气侧墙180均位于所述第一伪栅结构149的位置。

本发明一些实施例中，形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180的步骤还包括：在所述介质层160上形成保护层171；以所述保护层171为掩膜，刻蚀所述源漏区150之间的伪栅结构140以形成阻挡开口172。

具体的，所述伪栅结构140包括第一伪栅结构149和第二伪栅结构148，刻蚀所述第一伪栅结构149以形成所述阻挡开口172；因此如图13所示，在所述介质层160上形成保护层171的步骤中，所述保护层171位于所述介质层160上还延伸至所述第二伪栅结构148上，所述保护层171露出所述第一伪栅结构149。

此外，本发明一些实施例中，所述伪栅结构140包括伪栅极141和栅极保护层142；刻蚀所述源漏区150之间的伪栅结构140以形成阻挡开口172的步骤中，去除所述伪栅极141以形成阻挡开口172。

具体的，所述伪栅结构140包括第一伪栅结构149和第二伪栅结构148，刻蚀所述第一伪栅结构149以形成所述阻挡开口172；因此如图13所示，去除所述伪栅极141以形成阻挡开口172的步骤中，去除所述第一伪栅结构149的伪栅极141，在所述介质层160内形成刻蚀开口；沿所述刻蚀开口刻蚀所述第一伪栅结构149下的所述至少一组堆叠材料结构130，以形成所述阻挡开口172。

所述侧墙牺牲层181适宜于为空气侧墙180占据空间。

本发明一些实施例中，在所述阻挡开口172侧壁形成侧墙牺牲层181的步骤中，所述侧墙牺牲层181的材料为非晶硅。去除所述非晶硅的工艺具有较高的刻蚀选择比，能够有效避免去除所述侧墙牺牲层181的工艺对其他结构的影响，能够有效避免侧墙牺牲层181残留。

本发明一些实施例中，在所述阻挡开口172侧壁形成侧墙牺牲层181的步骤中，所述侧墙牺牲层181的厚度在至/>范围内。如果所述侧墙牺牲层181的厚度太大，则所述阻挡结构170厚度随之减小，可能会影响阻挡结构170的厚度，影响阻挡结构170的性能，而且侧墙牺牲层181的厚度过大，也会使所形成空气侧墙180厚度过大，不利于所述空气侧墙180的稳定性；所述侧墙牺牲层181的厚度如果太小，则会使所形成的空气侧墙180厚度过小，不利于所述阻挡结构170性能的改善，也会增大去除所述侧墙牺牲层181、形成空气侧墙180的工艺难度。

具体的，形成所述侧墙牺牲层181的步骤包括：在所述阻挡开口172底部和侧壁形成侧墙材料层；去除所述阻挡开口172底部的侧墙材料层，保留所述阻挡开口172侧壁的侧墙材料层以形成侧墙牺牲层181。

其中，形成所述侧墙材料层的步骤中，具体工艺参数包括：工艺温度在200℃至400℃范围内，沉积和退火时间在15小时至30小时范围内。

形成所述侧墙牺牲层181之后，如图15所示，形成所述阻挡结构170。

本发明一些实施例中，形成位于相邻源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180的步骤中，所述阻挡结构170的材料为氮化硅。以氮化硅形成所述阻挡结构170，能够有效减少所述半导体结构中的游离氧，能够有效改善器件性能。具体的，形成所述阻挡结构170的步骤包括：向侧壁具有所述侧墙牺牲层181的阻挡开口172内填充阻挡材料，所述阻挡材料为氮化硅。

形成所述阻挡结构170之后，去除所述侧墙牺牲层181以形成所述空气侧墙180。

本发明一些实施例中，所述侧墙牺牲层181的材料为非晶硅，因此去除所述侧墙牺牲层181的步骤中，通过干法刻蚀的方式去除所述侧墙牺牲层181(如图15所示)。

需要说明的是，如图15所示，本发明一些实施例中，形成位于相邻源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180的步骤还包括：在所述阻挡开口172侧壁形成侧墙牺牲层181之后，去除所述侧墙牺牲层181之前，进行退火处理；去除所述侧墙牺牲层181的步骤中，去除经退火的侧墙牺牲层181。

形成所述侧墙牺牲层181之后，去除所述侧墙牺牲层181之前，进行退火处理，能够驱使游离氧向所述侧墙牺牲层181扩散以实现吸附，从而在去除所述侧墙牺牲层181的同时进一步去除游离氧，游离氧的进一步去除，能够有效改善布局依赖效应的恶化。

参考图17和图18，所述形成方法还包括：形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180之后，形成包围沟道层的栅极结构190。

本发明一些实施例中，所述伪栅结构140包括第一伪栅结构149和第二伪栅结构148，其中所述第二伪栅结构148用以为栅极结构190占据空间；所以形成包围沟道层的栅极结构190的步骤包括：如图17所示，刻蚀所述第二伪栅结构148和第二伪栅结构148下的牺牲层132以形成栅极开口192，其中，所述栅极开口191包括：至少位于所述沟道层132和所述鳍部120之间的间隙192；如图18在所述栅极开口192内形成栅极结构190，所述栅极结构190包围所述沟道层。

需要说明的是，本发明一些实施例中，形成位于所述源漏区150之间的阻挡结构170和所述阻挡结构170与所述源漏区150之间的空气侧墙180之后，在所述阻挡结构170上形成接触硬掩膜(图中未示出)以密封所述空气侧墙180。所述接触硬掩膜在后续形成接触结构的过程中，一方面作为硬掩膜保护下面的半导体结构，另一方面也能够实现空气侧墙180的密封。

相应的，本发明还提供一种半导体结构。

参考图18，示出了本发明半导体结构一实施例的剖面结构示意图。

所述半导体结构包括：基底，所述基底包括：衬底110；鳍部120，所述鳍部120凸起于所述衬底110；源漏区150，所述源漏区150位于所述基底内；阻挡结构170，所述阻挡结构170位于相邻的两个源漏区150之间；空气侧墙180，所述空气侧墙180位于所述阻挡结构170和所述源漏区150之间。

所述基底适宜于提供工艺基础。其中，所述衬底110和所述鳍部120用以为半导体工艺提供工艺基础。

本发明一些实施例中，所述衬底110的材料为单晶硅。在本发明其他实施例中，所述衬底110的材料还可以选自多晶硅或非晶硅；所述衬底110的材料也可以选自锗、砷化镓或硅锗化合物等其他半导体材料。此外，所述衬底110还可以是具有外延层或外延层上硅结构。

需要说明的是，本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构190，所述基底包括：至少一个沟道层132，所述至少一个沟道层132沿垂直所述衬底110表面方向堆叠于所述鳍部120上，至少所述沟道层132与所述鳍部120之间具有间隙。当所述沟道层132的数量为多个时，相邻沟道层132之间也具有间隙。

其中，所述沟道层132用以被栅极结构190包围以形成沟道。其中，所述沟道层132的材料为硅。本发明一些实施例中，所述基底还包括：隔离层，所述隔离层位于所述鳍部120露出的所述衬底110上。

所述隔离层用以实现相邻鳍部120之间的电绝缘。

所述隔离层的顶部低于所述至少一个沟道层132的顶部。所述隔离层露出所述至少一个沟道层132的侧壁从而使栅极结构190能够与所述沟道层132相接触。

本发明一些实施例中，所述隔离层的材料为氧化硅，以控制相邻鳍部120之间材料的介电常数。本发明另一些示实施例中，所述隔离层也可以是低K介质材料或者超低K介质材料。

所述源漏区150位于所述基底内。

本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，所述源漏区150位于所述至少一个沟道层132内且与每个所述沟道层132相接触。

本发明一些实施例中，所述源漏区150的材料包括：锗硅。具体的，所述源漏区150包括：应力层；源漏掺杂区，所述应力层位于所述源漏掺杂区内。所述应力层的材料为锗硅。

本发明一些实施例中，所述半导体结构还包括：位于源漏区150两侧的侧墙153，所述侧墙153至少位于所述至少一个沟道层153和所述鳍部120之间的间隙。所述沟道层153为多个时，所述侧墙153还位于相邻沟道层153之间。

本发明一些实施例中，所述侧墙153的材料包括：氮化硅。将所述侧墙153的材料设置为氮化硅，与一般半导体结构形成方法中相同，因此无需对现有方法进行改变，无需引入额外的材料，能够有效保证器件稳定性。

所述阻挡结构170为单扩散阻挡结构(Single diffusion break，SDB)；所述空气侧墙180用以增强所述阻挡结构170的阻挡能力。

所述空气侧墙180的设置，能够有效改善所述阻挡结构170的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

本发明一些实施例中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，所述源漏区150与所述沟道层132直接接触，所述源漏区150两侧的侧墙153至少至少位于所述至少一个沟道层153和所述鳍部120之间的间隙。所述沟道层153为多个时，所述侧墙153还位于相邻沟道层153之间。因此，所述阻挡结构170和所述空气侧墙180位于在所述源漏区150相对侧壁的侧墙153之间，也就是说，所述侧墙153位于所述空气侧墙180和所述源漏区150之间。所述侧墙的形成能够在所述阻挡结构170形成过程中保护所述源漏区150，能够有效降低源漏区150受损可能，能够有效保证器件性能。

本发明一些实施例中，所述阻挡结构170的材料为氮化硅。以氮化硅形成所述阻挡结构170，能够有效减少所述半导体结构中的游离氧，能够有效改善器件性能。具体的，形成所述阻挡结构170的步骤包括：向侧壁具有所述侧墙牺牲层181的阻挡开口172内填充阻挡材料，所述阻挡材料为氮化硅。

本发明一些实施例中，所述空气侧墙180的宽度在至/>范围内。如果所述空气侧墙180的宽度太大，则所述阻挡结构170厚度随之减小，可能会影响阻挡结构170的厚度，而且不利于所述空气侧墙180的稳定性；所述空气侧墙180的宽度如果太小，不利于所述阻挡结构170性能的改善，也会增大形成空气侧墙180的工艺难度。

继续参考图18，本发明一些实施例中，所述半导体结构还包括：介质层160，所述介质层160位于所述源漏区150上。

所述介质层160用以形成阻挡开口172，所述介质层160还用以实现相邻栅极结构190之间的隔离。具体的，所述介质层160的材料为氧化硅。本发明其他实施例中，所述介质层160的材料也可以为低K介质材料或超低K介质材料。

本发明一些实施例中，所述阻挡结构170的顶部与所述介质层160的顶部齐平。由于所述介质层160位于所述源漏区150上，因此所述介质层160在所述源漏区150之后形成；所述阻挡结构170的顶部与所述源漏区150齐平，因此所述阻挡结构170也在所述源漏区150之后形成。

所述阻挡结构170在源漏区150形成之后形成，因此形成所述阻挡结构170的工艺不会对其他部分造成不利影响，特别是能够有效减少避免源漏区150形成过程中衬底110的损伤，能给所述源漏区150的形成提供良好的生长表面，能够有效的提高所形成源漏区150的质量，从而提高所形成半导体结构的性能。

继续参考图18，所述半导体结构还包括：栅极结构190，所述栅极结构190位于所述基底上且横跨所述鳍部。

本发明一些实施例中，所述基底还包括：至少1个沟道层132，所述至少1个沟道层132沿垂直所述衬110底表面方向堆叠于所述鳍部120上，至少所述沟道层132和所述鳍部120之间具有间隙。所述栅极结构190位于所述源漏区150背向所述阻挡结构170的一侧，所述栅极结构190包围所述沟道层132。

所述栅极结构190位于所述至少一个沟道层132上且至少填充所述沟道层132和所述鳍部120之间的间隙；当所述沟道层132的数量为多个时，所述栅极结构190还填充相邻沟道层132之间的间隙。具体的，所述栅极结构190为金属栅极结构，即所述栅极结构190包括栅电极，所述栅电极为金属材料。

本发明一些实施例中，所述半导体结构还包括：栅极保护层142，所述栅极保护层142位于所述空气侧墙180和所述介质层160之间。所述栅极保护层142能够在所述阻挡结构170形成过程中保护所述介质层160，以防止所述介质层160受损。

本发明一些实施例中，所述半导体结构还包括：接触硬掩膜(图中未示出)，所述接触硬掩膜位于所述阻挡结构以密封锁上空气侧墙。所述接触硬掩膜在后续形成接触结构的过程中，一方面作为硬掩膜保护下面的半导体结构，另一方面也能够实现空气侧墙的密封。

综上，本发明技术方案中，所述阻挡结构和所述源漏区之间具有空气侧墙。所述空气侧墙的设置，能够有效改善所述阻挡结构的阻挡性能，特别是能够有效阻挡游离氧的扩散，能够有效防止单扩散阻挡所引起的布局依赖效应的恶化。

本发明可选方案中，所述侧墙牺牲层的材料包括：非晶硅。去除所述非晶硅的工艺具有较高的刻蚀选择比，能够有效避免去除所述侧墙牺牲层的工艺对其他结构的影响，能够有效避免侧墙牺牲层残留；而且形成所述侧墙牺牲层之后，去除所述侧墙牺牲层之前，进行退火处理，能够驱使游离氧向所述侧墙牺牲层扩散以实现吸附，从而在去除所述侧墙牺牲层的同时进一步去除游离氧，游离氧的进一步去除，能够有效改善布局依赖效应的恶化。

本发明可选方案中，所述半导体结构具有全包围栅极结构，即所述栅极结构包围所述沟道层；所述空气侧墙和所述源漏区之间形成侧墙；所述侧墙的形成能够在所述阻挡结构形成过程中保护所述源漏区，能够有效降低源漏区受损可能，能够有效保证器件性能。

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以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

形成基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；

在所述基底上形成伪栅结构；

在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区；

形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤包括：

刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口，所述阻挡开口底部露出所述鳍部；

在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层；

在侧壁形成有侧墙牺牲层的阻挡开口内形成所述阻挡结构；

去除所述侧墙牺牲层，在阻挡结构和所述源漏区之间形成空气侧墙。

3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：

在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区之后，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之前，在相邻伪栅结构之间形成介质层；

形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤还包括：在所述介质层上形成保护层；以所述保护层为掩膜，刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口。

4.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层的步骤中，所述侧墙牺牲层的材料为非晶硅。

5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤还包括：

在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层之后，去除所述侧墙牺牲层之前，进行退火处理；

去除所述侧墙牺牲层的步骤中，去除经退火的侧墙牺牲层。

6.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在所述阻挡开口侧壁形成侧墙牺牲层的步骤中，所述侧墙牺牲层的厚度在至/>范围内。

7.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构包括：伪栅极；栅极保护层，栅极保护层，所述栅极保护层位于所述伪栅极表面；

刻蚀所述源漏区之间的伪栅结构以形成阻挡开口的步骤中，去除所述伪栅极以形成阻挡开口。

8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤中，所述阻挡结构的材料为氮化硅。

9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构包括：第一伪栅结构；

形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤包括：刻蚀所述第一伪栅结构以形成所述阻挡结构和所述空气侧墙。

10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成基底的步骤中，所述基底还包括：至少一组堆叠结构，所述至少一组堆叠结构沿垂直所述衬底表面方向堆叠于所述鳍部上，每组堆叠结构包括：牺牲层以及位于所述牺牲层顶部的沟道层；

所述形成方法还包括：形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之后，形成包围沟道层的栅极结构。

11.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，在所述基底上形成伪栅结构的步骤中，所述伪栅结构还包括：第二伪栅结构；

形成包围沟道层的栅极结构的步骤包括：

刻蚀所述第二伪栅结构和第二伪栅结构下的牺牲层以形成栅极开口；

在所述栅极开口内形成栅极结构，所述栅极结构包围所述沟道层。

12.如权利要求10所述的形成方法，其特征在于，在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏区的步骤包括：

刻蚀伪栅结构两侧的至少一组堆叠结构以形成源漏开口；

刻蚀所述源漏开口侧壁露出的部分牺牲层，在所述源漏开口侧壁形成凹槽；

在所述凹槽内形成侧墙；

在形成所述侧墙的源漏开口内形成源漏区；

形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙的步骤中，在所述源漏区相对侧壁的侧墙之间形成所述阻挡结构和所述空气侧墙。

13.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，还包括：形成位于所述源漏区之间的阻挡结构和所述阻挡结构与所述源漏区之间的空气侧墙之后，在所述阻挡结构上形成接触硬掩膜以密封所述空气侧墙。

14.一种半导体结构，其特征在于，包括：

基底，所述基底包括：衬底；鳍部，所述鳍部凸起于所述衬底；

源漏区，所述源漏区位于所述基底内；

阻挡结构，所述阻挡结构位于相邻的两个源漏区之间；

空气侧墙，所述空气侧墙位于所述阻挡结构和所述源漏区之间。

15.如权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，还包括：介质层，所述介质层位于所述源漏区上；

所述阻挡结构的顶部与所述介质层的顶部齐平。

16.如权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，所述阻挡结构的材料为氮化硅。

17.如权利要求15所述的半导体结构，其特征在于，还包括：栅极保护层，所述栅极保护层位于所述空气侧墙和所述介质层之间。

18.如权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，所述基底还包括：至少1个沟道层，所述至少1个沟道层沿垂直所述衬底表面方向堆叠于所述鳍部上，至少所述沟道层和所述鳍部之间具有间隙；

所述半导体结构还包括：栅极结构，所述栅极结构位于所述源漏区背向所述阻挡结构的一侧，所述栅极结构包围所述沟道层。

19.如权利要求18所述的半导体结构，其特征在于，还包括：侧墙，所述侧墙位于所述空气侧墙和所述源漏区之间。

20.如权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，还包括：接触硬掩膜，所述接触硬掩膜位于所述阻挡结构以密封锁上空气侧墙。