半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述衬底包括第一区域以及第二区域，所述第一区域和第二区域形成两种类型不同的晶体管；形成横跨鳍部且覆盖鳍部的部分侧壁和部分顶部表面的栅极结构；在第一区域栅极结构两侧的鳍部中形成第一应力层；形成第一保护层；对所述第一应力层进行离子注入，形成第一晶体管的源漏掺杂区；在第二区域栅结构两侧的鳍部中形成第二应力层；形成第二保护层；对第二应力层进行离子注入，形成第二晶体管的源漏掺杂区。本发明专利技术克服了对第一应力层进行离子注入时过高的离子能量，避免了过高能量对半导体材料的损伤，改善了半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术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。
技术介绍
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高元件密度，以及更高集成度的方向发展。晶体管作为最基本的半导体器件目前正被广泛应用，因此随着半导体器件元件密度和集成度的提高，平面晶体管的栅极尺寸也越来越小，传统的平面晶体管对沟道电流的控制能力变弱，产生短沟道效应，漏电流增大，最终影响半导体器件的电学性能。为了进一步缩小MOSFET器件的尺寸，人们发展了多面栅场效应晶体管结构，以提高MOSFET器件栅极的控制能力，抑制短沟道效应。其中，鳍式场效应晶体管(FinFET)就是一种常见的多面栅结构晶体管。FinFET中，栅极至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。然而，现有技术所形成鳍式场效应管的性能有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以改善所形成半导体结构的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述衬底包括用于形成第一晶体管的第一区域以及用于形成第二晶体管的第二区域，所述第一晶体管和第二晶体管的类型不同；形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部的部分侧壁和部分顶部表面；在第一区域栅极结构两侧的鳍部中形成第一应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一应力层及所述第二区域上形成第一保护层；对第一保护层下方的所述第一应力层进行离子注入，形成第一晶体管的源漏掺杂区；在第二区域栅极结构两侧的鳍部中形成第二应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一晶体管的源漏掺杂区及所述第二应力层上形成第二保护层；对第二保护层下方的第二应力层进行离子注入，形成第二晶体管的源漏掺杂区。可选的，形成第二应力层的步骤包括：在所述第一保护层及所述第二区域上形成掩膜材料层；在所述掩膜材料层上形成第一图形层；以所述第一图形层刻蚀所述第一保护层及所述掩膜材料层形成第一掩膜；以所述第一掩膜为掩膜在所述第二区域衬底中，形成凹槽；在所述凹槽中形成第二应力层。可选的，所述第一晶体管是P型晶体管，所述第二晶体管是N型晶体管；所述掩膜材料层的厚度在30埃到80埃的范围内；所述第一保护层厚度在20埃到50埃的范围内；对所述第一应力层进行离子注入的离子能量在0.5KeV到10KeV；所述第二保护层的厚度在20埃到40埃的范围内；对所述第二应力层进行离子注入的离子能量在1.5KeV到15KeV。可选的，所述第一晶体管是N型晶体管，所述第一晶体管是P型晶体管；所述掩膜材料层的厚度在35埃到100埃的范围内；所述第一保护层厚度在15埃到40埃的范围内；对所述第一应力层进行离子注入的离子能量在1KeV到10KeV；所述第二保护层的厚度在35埃到100埃的范围内；对所述第二应力层进行离子注入的离子能量在0.4KeV到8KeV。可选的，形成第二应力层的步骤包括：在所述第一保护层上形成第二图形层；以所述第二图形层刻蚀所述第一保护层形成第二掩膜；以所述第二掩膜为掩膜刻蚀所述第二区域衬底，形成凹槽；在所述凹槽中形成第二应力层。可选的，所述第一保护层的材料是SiN、SiCN、SiBCN或SiOCN。可选的，形成第二晶体管的源漏掺杂区之后，所述形成方法还包括：在所述第二保护层上形成停止层；在所述停止层上形成第一层间介质层；以所述第二保护层及所述停止层作为接触孔刻蚀停止层在第一层间介质层中形成通孔；在所述通孔中形成导电插塞。可选的，所述停止层的厚度在40埃到100埃的范围内。可选的，形成第二晶体管的源漏掺杂区之后，所述形成方法还包括：在所述第二保护层上形成第二层间介质层；以所述第二保护层为接触孔刻蚀停止层，在所述第二层间介质层中形成通孔；在所述通孔中形成导电插塞。本专利技术还提供一种半导体结构，其特征在于，包括：基底，所述基底包括衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述衬底包括用于形成第一晶体管的第一区域以及用于形成第二晶体管的第二区域，所述第一晶体管和第二晶体管的类型不同；横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部的部分侧壁和部分顶部表面；位于第一区域栅极结构两侧的鳍部中的第一应力层，所述第一应力层中形成有第一晶体管的源漏掺杂区；位于第二区域栅极结构两侧的鳍部中的第二应力层，所述第二应力层中形成有第二晶体管的源漏掺杂区；位于所述第一应力层上、第一区域栅极结构上以及所述第二区域栅极结构侧壁上的第一保护层；位于所述第一保护层、第二区域栅极结构以及第二应力层上的第二保护层。可选的，所述第一晶体管是P型晶体管，所述第一保护层的厚度在60埃到90埃的范围内，所述第二保护层的厚度在20埃到40埃的范围内。可选的，所述第一晶体管是N型晶体管，所述第一保护层的厚度在60到90埃，所述第二保护层的厚度在30埃到100埃的范围内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案中，在形成第一保护层之后，对第一应力层进行离子注入，形成第一晶体管的源漏掺杂区。所以在对所述第一应力层进行离子注入过程中，注入离子只需穿透第一保护层，离子注入能量相对较低，从而减小了晶格损伤；并且，在后续热退火修复的过程中，减少了应力过多释放现象的出现，从而有利于离子扩散的控制，缓解了短沟道效应，因此使得所形成半导体结构性能得到改善。本专利技术可选方案中，形成第二应力层时，可以通过刻蚀第二区域衬底上的第一保护层形成第二掩膜；以第二掩膜为掩模形成第二应力层。第二区域上的保护层在形成第二应力层的过程中作为掩膜层，有利于减少工艺步骤，降低工艺成本。本专利技术可选方案中，在形成第一保护层以后，在第一保护层表面上形成的掩膜材料层，因此不用兼顾第一保护层的后续作用，就可以更大限度的控制第一保护层的厚度，使得对第一应力层离子注入的能量更低，有效的控制离子分布，减小短沟道效应，从而改善所形成的半导体结构的性能。附图说明图1至图4是一种半导体结构形成过程各个步骤对应的剖面结构示意图；图5至图11是本专利技术半导体结构形成方法一实施例各个步骤对应的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中所形成的半导体结构性能有待改善。现结合所述半导体结构的形成方法分析原因。参考图1至图4，是一种半导体结构形成方法各个步骤对应的剖面结构示意图。所述半导体结构形成方法包括：如图1所示，提供衬底10，形成位于所述衬底10上的鳍部11，所述衬底10包括用于形成第一晶体管的第一区域A以及用于形成第二晶体管的第二区域B，第一晶体管为P型晶体管，第二晶体管为N型晶体管；在所述衬底10上及所述鳍部11之间形成隔离层12，在所述鳍部11上形成氧化层13；形成横跨所述鳍部的栅极结构14，所述栅极结构14覆盖所述鳍部11的部分侧壁和部分顶部表面；在所述第一区域A栅极结构14两侧的鳍部11中形成第一应力层15，在所述鳍部11、所述栅极结构14及所述第一应力层上15上形成掩膜材料层16；在掩膜材料层16上形成图形层，以所述图形层对掩膜材料层16进行刻蚀，形成凹槽；如图2所示，在所述凹槽中形成第二应力层17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述衬底包括用于形成第一晶体管的第一区域以及用于形成第二晶体管的第二区域，所述第一晶体管和第二晶体管的类型不同；形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部的部分侧壁和部分顶部表面；在第一区域栅极结构两侧的鳍部中形成第一应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一应力层及所述第二区域上形成第一保护层；对第一保护层下方的所述第一应力层进行离子注入，形成第一晶体管的源漏掺杂区；在第二区域栅极结构两侧的鳍部中形成第二应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一晶体管的源漏掺杂区及所述第二应力层上形成第二保护层；对第二保护层下方的第二应力层进行离子注入，形成第二晶体管的源漏掺杂区。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括衬底以及位于衬底上的多个鳍部，所述衬底包括用于形成第一晶体管的第一区域以及用于形成第二晶体管的第二区域，所述第一晶体管和第二晶体管的类型不同；形成横跨所述鳍部的栅极结构，所述栅极结构覆盖鳍部的部分侧壁和部分顶部表面；在第一区域栅极结构两侧的鳍部中形成第一应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一应力层及所述第二区域上形成第一保护层；对第一保护层下方的所述第一应力层进行离子注入，形成第一晶体管的源漏掺杂区；在第二区域栅极结构两侧的鳍部中形成第二应力层；在所述鳍部、所述栅极结构、所述第一晶体管的源漏掺杂区及所述第二应力层上形成第二保护层；对第二保护层下方的第二应力层进行离子注入，形成第二晶体管的源漏掺杂区。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成第二应力层的步骤包括：在所述第一保护层及所述第二区域上形成掩膜材料层；在所述掩膜材料层上形成第一图形层；以所述第一图形层刻蚀所述第一保护层及所述掩膜材料层形成第一掩膜；以所述第一掩膜为掩膜在所述第二区域衬底中，形成凹槽；在所述凹槽中形成第二应力层。3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第一晶体管是P型晶体管，所述第二晶体管是N型晶体管。4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述掩膜材料层的厚度在30埃到80埃的范围内。5.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述第一保护层厚度在20埃到50埃的范围内。6.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，对所述第一应力层进行离子注入的离子能量在0.5KeV到10KeV的范围内。7.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述第二保护层的厚度在20埃到40埃的范围内；对所述第二应力层进行离子注入的离子能量在1.5KeV到15KeV的范围内。8.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述第一晶体管是N型晶体管，所述第一晶体管是P型晶体管。9.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述掩膜材料层的厚度在35埃到100埃的范围内。10.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述第一保护层厚度在15埃到40埃的范围内。11.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，对所述第一应力层进行离子注入的离子能量在1KeV到10KeV的范围内。12.如权利要求8所述的形成方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31