半导体器件、半导体结构及其制备方法技术

本公开提供一种半导体器件、半导体结构及其制备方法，涉及半导体技术领域。该半导体结构的制备方法包括：提供一半导体衬底，半导体衬底包括间隔设置的隔离结构及位于相邻两个隔离结构之间的第一有源区，第一有源区具有预设外延区；在预设外延区形成预设半导体层，预设半导体层的电子亲和能大于半导体衬底的电子亲和能；在预设半导体层和半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层；在栅介质层的表面上形成栅极层。本公开的半导体器件、半导体结构及其制备方法可减小栅极层厚度，提高栅极层的栅极控制能力，减小短沟道效应，简化制备工艺，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、半导体结构及其制备方法
本公开涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体器件、半导体结构及其制备方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，集成电路(IntegratedCircuit，IC)中各器件的尺寸越来越小。例如，随着集成电路尺寸的缩小，晶体管的尺寸也越来越小，其栅极控制能力减弱，短沟道效应越来越明显。因此，需要更薄的栅极电介质以用于提高栅极控制能力，并减弱短沟道效应。现有半导体器件采用具有高介电常数的材料取代了传统的氧化硅作为栅介质层，但需要对具有高介电常数的栅介质层进行多次集成，制备工艺较为复杂，且生产成本较高。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种半导体器件、半导体结构及其制备方法，可减小栅极层厚度，提高栅极层的栅极控制能力，减小短沟道效应，简化制备工艺，降低生产成本。根据本公开的一个方面，提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括间隔设置的隔离结构及位于相邻两个所述隔离结构之间的第一有源区，所述第一有源区具有预设外延区；在所述预设外延区形成预设半导体层，所述预设半导体层的电子亲和能大于所述半导体衬底的电子亲和能；在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层；在所述栅介质层的表面上形成栅极层。在本公开的一种示例性实施例中，所述制备方法还包括：在所述预设外延区内形成向内凹陷的凹槽，所述预设半导体层形成于所述凹槽内。在本公开的一种示例性实施例中，在所述预设外延区内形成向内凹陷的凹槽包括：在所述预设外延区的表面形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光，并显影形成显影区，所述显影区露出所述预设外延区的表面；按照预设深度在所述显影区对所述预设外延区进行刻蚀，以形成凹槽；去除所述光刻胶层。在本公开的一种示例性实施例中，在所述预设外延区形成预设半导体层包括：采用外延工艺在所述预设外延区形成锗硅层。在本公开的一种示例性实施例中，所述锗硅层中锗的含量为10％～60％。在本公开的一种示例性实施例中，在所述预设外延区形成预设半导体层还包括：采用外延工艺在所述锗硅层远离所述半导体衬底的一侧形成硅层。在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体衬底还包括第二有源区，所述第二有源区形成于所述隔离结构远离所述第一有源区的一侧。在本公开的一种示例性实施例中，在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层包括：在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面上形成界面层，所述界面层覆盖于所述第一有源区及所述第二有源区的顶表面，且与所述预设半导体层远离所述半导体衬底的表面相接触；在所述界面层上形成第一介质层；在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成第二介质层，所述第二介质层与所述第二有源区正对设置。在本公开的一种示例性实施例中，在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成第二介质层，所述第二介质层与所述第二有源区正对设置包括：采用化学气相沉积的方式在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成参考介质层；在所述参考介质层远离所述第一介质层的表面形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光，并显影形成显影区，所述显影区露出与所述第二有源区正对设置的所述参考介质层；在所述显影区对所述参考介质层进行刻蚀，以形成图案；去除所述光刻胶层。在本公开的一种示例性实施例中，所述界面层的材料为氧化硅，所述第一介质层的材料为氧硅铪，所述第二介质层的材料为氧化镧。在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体衬底的材料为硅，所述制备方法还包括：向所述第一有源区进行P型掺杂和/或向所述第二有源区进行n型掺杂。根据本公开的一个方面，提供一种半导体结构，包括：半导体衬底，包括间隔设置的隔离结构及位于相邻两个所述隔离结构之间的第一有源区，所述第一有源区具有预设外延区；预设半导体层，形成于所述预设外延区，所述预设半导体层的电子亲和能大于所述半导体衬底的电子亲和能；栅介质层，形成于所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面；栅极层，形成于所述栅介质层的表面。在本公开的一种示例性实施例中，所述预设外延区具有向内凹陷的凹槽，所述预设半导体层形成于所述凹槽内。在本公开的一种示例性实施例中，所述预设半导体层包括：锗硅层，位于所述预设外延区，且所述锗硅层的厚度为2nm～15nm。在本公开的一种示例性实施例中，所述锗硅层中锗的含量为10％～60％。在本公开的一种示例性实施例中，所述预设半导体层还包括：硅层，位于所述锗硅层远离所述半导体衬底的一侧，且所述硅层的厚度为0.1nm～2nm。在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体衬底还包括第二有源区，所述第二有源区形成于所述隔离结构远离所述第一有源区的一侧。在本公开的一种示例性实施例中，所述栅介质层，包括：界面层，形成于所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面上，且覆盖于所述第一有源区及所述第二有源区的顶表面，并与所述预设半导体层远离所述半导体衬底的表面相接触；第一介质层，形成于所述界面层上；第二介质层，形成于所述第一介质层远离所述界面层的一侧，且与所述第二有源区正对设置。在本公开的一种示例性实施例中，所述界面层的材料为氧化硅，所述第一介质层的材料为氧硅铪，所述第二介质层的材料为氧化镧。根据本公开的一个方面，提供一种半导体器件，包括上述任一项所述的半导体结构。本公开的半导体器件、半导体结构及其制备方法，一方面，可通过预设半导体层调整第一有源区的电子亲和能，进而可独立调整半导体结构的阈值电压；另一方面，将预设半导体层设于半导体衬底与栅介质层之间，可避免在栅介质层中沉积预设半导体层，并可提高栅介质层的栅极控制能力，减小短沟道效应，同时，避免对栅介质层及栅极层进行多次集成，简化制备工艺，降低生产成本。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开实施方式半导体结构的制备方法的流程图。图2为本公开实施方式半导体衬底的结构示意图。图3为图1中步骤S110的流程图。图4为本公开实施方式半导体结构的示意图。图5为图1中步骤S130的流程图。图6为对应于图5中完成步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：/n提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括间隔设置的隔离结构及位于相邻两个所述隔离结构之间的第一有源区，所述第一有源区具有预设外延区；/n在所述预设外延区形成预设半导体层，所述预设半导体层的电子亲和能大于所述半导体衬底的电子亲和能；/n在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层；/n在所述栅介质层的表面上形成栅极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括间隔设置的隔离结构及位于相邻两个所述隔离结构之间的第一有源区，所述第一有源区具有预设外延区；
在所述预设外延区形成预设半导体层，所述预设半导体层的电子亲和能大于所述半导体衬底的电子亲和能；
在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层；
在所述栅介质层的表面上形成栅极层。


2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述预设外延区内形成向内凹陷的凹槽，所述预设半导体层形成于所述凹槽内。


3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述预设外延区内形成向内凹陷的凹槽包括：
在所述预设外延区的表面形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行曝光，并显影形成显影区，所述显影区露出所述预设外延区的表面；
按照预设深度在所述显影区对所述预设外延区进行刻蚀，以形成凹槽；
去除所述光刻胶层。


4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述预设外延区形成预设半导体层包括：
采用外延工艺在所述预设外延区形成锗硅层。


5.根据权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述锗硅层中锗的含量为10％～60％。


6.根据权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述预设外延区形成预设半导体层还包括：
采用外延工艺在所述锗硅层远离所述半导体衬底的一侧形成硅层。


7.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第二有源区，所述第二有源区形成于所述隔离结构远离所述第一有源区的一侧。


8.根据权利要求7所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面形成栅介质层包括：
在所述预设半导体层和所述半导体衬底共同构成的表面上形成界面层，所述界面层覆盖于所述第一有源区及所述第二有源区的顶表面，且与所述预设半导体层远离所述半导体衬底的表面相接触；
在所述界面层上形成第一介质层；
在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成第二介质层，所述第二介质层与所述第二有源区正对设置。


9.根据权利要求8所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成第二介质层，所述第二介质层与所述第二有源区正对设置包括：
采用化学气相沉积的方式在所述第一介质层远离所述界面层的一侧形成参考介质层；
在所述参考介质层远离所述第一介质层的表面形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杰，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34