半导体结构及其形成方法与流程

技术特征：
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：基底；栅极结构，位于所述基底上，所述栅极结构包括栅介质层、以及位于所述栅介质层上的栅电极层；源漏掺杂层，位于所述栅极结构两侧的基底内；刻蚀停止层，覆盖所述栅极结构的侧壁；侧墙层，位于所述刻蚀停止层背向所述栅极结构一侧的基底上，所述侧墙层的侧壁和所述刻蚀停止层的侧壁相对设置，且所述侧墙层与所述刻蚀停止层和基底围成沟槽；密封层，位于所述栅极结构上，所述密封层还密封所述沟槽的顶部；空气隙侧墙，位于所述刻蚀停止层和侧墙层之间，且所述空气隙侧墙由所述侧墙层、刻蚀停止层、基底、以及密封层围成。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述刻蚀停止层还延伸覆盖所述基底顶部和源漏掺杂层顶部；所述侧墙层还延伸覆盖所述基底顶部的刻蚀停止层，且所述沟槽由所述侧墙层与所述刻蚀停止层围成；所述空气隙侧墙由所述侧墙层、位于所述栅极结构侧壁和基底上的刻蚀停止层、以及所述密封层围成。3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿平行于所述基底表面且垂直于所述栅极结构侧壁的方向，所述空气隙侧墙的宽度为3nm至8nm。4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述空气隙侧墙的高度为至5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述侧墙层的材料包括氮化硅或低k介质材料，所述刻蚀停止层的材料包括氮化硅。6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述密封层的材料包括氮化硅、氧化硅、碳化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述密封层的厚度为2纳米至5纳米。8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：层间介质层，位于所述沟槽和侧墙层露出的基底上，所述层间介质层覆盖所述侧墙层的侧壁；所述密封层还覆盖所述层间介质层的顶部。9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述栅电极层的材料包括tin、tan、ta、ti、tial、w、al、tisin和tialc中的一种或多种，所述栅介质层的材料包括hfo2、zro2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、al2o3、sio2和la2o3中的一种或多种。10.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述基底包括衬底、以及凸立于所述衬底的鳍部；所述栅极结构横跨所述鳍部，并覆盖所述鳍部的部分顶部和部分侧壁；或者，所述基底包括衬底、以及凸立于所述衬底的底部鳍部，所述基底还包括悬置于所述底部鳍部上方的沟道层结构，所述沟道层结构包括一个或多个相间隔的沟道层；
所述栅极结构横跨所述沟道层结构，并环绕覆盖所述沟道层的部分顶部和部分侧壁。11.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上形成有伪栅结构；在所述伪栅结构两侧的基底内形成源漏掺杂层；形成所述源漏掺杂层后，在所述伪栅结构的侧壁上形成刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层侧壁形成牺牲层；在所述牺牲层侧壁形成覆盖所述牺牲层的侧墙层；形成所述侧墙层后，去除所述伪栅结构，形成由所述刻蚀停止层和基底围成的栅极开口；在所述栅极开口中形成栅极结构，所述栅极结构露出所述牺牲层的顶部；形成所述栅极结构之后，去除所述牺牲层，形成由所述刻蚀停止层、侧墙层和基底围成的沟槽；在所述栅极结构顶部形成密封层，所述密封层还密封所述沟槽的顶部，形成由所述刻蚀停止层、侧墙层、密封层和基底围成的空气隙侧墙。12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述刻蚀停止层侧壁形成牺牲层的步骤中，所述牺牲层的顶部低于所述伪栅结构的顶部；在所述牺牲层侧壁形成覆盖所述牺牲层的侧墙的步骤中，所述侧墙层覆盖所述牺牲层的侧壁和顶部，并延伸覆盖所述牺牲层露出的刻蚀停止层侧壁；形成所述栅极结构的步骤包括：在所述栅极开口中形成栅极材料层，所述栅极材料层覆盖所述刻蚀停止层和侧墙层的顶部；以所述牺牲层的顶部作为停止位置，对所述栅极材料层、刻蚀停止层和侧墙层进行平坦化处理，去除高于所述牺牲层顶部的所述栅极材料层、刻蚀停止层和侧墙层，形成所述栅极结构，并露出所述牺牲层的顶部。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，形成所述牺牲层的步骤包括：形成覆盖所述刻蚀停止层侧壁的初始牺牲层；去除部分高度的所述初始牺牲层，使得剩余所述初始牺牲层的顶部低于所述伪栅结构的顶部，保留剩余所述初始牺牲层作为牺牲层。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，去除部分高度的所述初始牺牲层的步骤包括：在所述基底上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖所述初始牺牲层；去除部分高度的所述掩膜层，露出所述初始牺牲层的部分侧壁；去除部分高度的所述掩膜层后，去除剩余所述掩膜层露出的所述初始牺牲层；去除剩余所述掩膜层露出的所述初始牺牲层之后，还包括：去除所述掩膜层。15.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述初始牺牲层的步骤包括：形成保形覆盖所述基底、刻蚀停止层和伪栅结构的牺牲材料层；去除位于所述伪栅结构顶部和基底顶部的牺牲材料层，保留位于所述刻蚀停止层侧壁的牺牲材料层作为初始牺牲层。16.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙层之后，形成所述栅极开口之前，还包括：在所述基底上形成覆盖所述伪栅结构的层间介质层；对所述层间介质层进行平坦化处理，露出所述伪栅结构顶部。
17.如权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙层的步骤中，所述侧墙层保形覆盖所述牺牲层侧壁、伪栅结构顶部和基底；对所述层间介质层进行平坦化处理的步骤中，还对所述侧墙层进行所述平坦化处理。18.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述伪栅结构的侧壁上形成刻蚀停止层的步骤中，所述刻蚀停止层还延伸覆盖所述基底顶部和源漏掺杂层顶部；在所述刻蚀停止层侧壁形成牺牲层的步骤中，所述牺牲层形成于位于所述基底顶部的刻蚀停止层上；在所述牺牲层侧壁形成覆盖所述牺牲层的侧墙层的步骤中，所述侧墙层形成于所述基底顶部的刻蚀停止层上；形成所述沟槽的步骤中，所述沟槽由所述刻蚀停止层和侧墙层围成；在所述栅极结构顶部形成密封层后，形成由所述刻蚀停止层、侧墙层和密封层围成的空气隙侧墙。19.如权利要求15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用炉管沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述牺牲材料层。20.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺去除部分高度的所述初始牺牲层。21.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用原子层沉积工艺形成所述侧墙层。22.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用各向同性的干法刻蚀工艺去除所述牺牲层。23.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述密封层。24.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料与所述刻蚀停止层的材料的刻蚀选择比大于或等于100:1，所述牺牲层的材料与所述侧墙层的材料的刻蚀选择比大于或等于100:1。25.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括无定形硅或氧化硅。

技术总结
一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，基底上形成有伪栅结构；在伪栅结构两侧基底内形成源漏掺杂层；形成源漏掺杂层后，在伪栅结构侧壁上形成刻蚀停止层；在刻蚀停止层侧壁形成牺牲层；在牺牲层侧壁形成覆盖牺牲层的侧墙层；形成侧墙层后，去除伪栅结构，形成由刻蚀停止层和基底围成的栅极开口；在栅极开口中形成栅极结构，栅极结构露出牺牲层顶部；形成栅极结构之后，去除牺牲层，形成由刻蚀停止层、侧墙层和基底围成的沟槽；在栅极结构顶部形成密封层，密封层还密封沟槽顶部，形成由刻蚀停止层、侧墙层、密封层和基底围成的空气隙侧墙。本发明形成空气隙侧墙，有效降低相邻栅极结构与源漏插塞之间的电容，提高半导体结构性能。结构性能。结构性能。


技术研发人员：吕欢
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造（北京）有限公司
技术研发日：2021.05.21
技术公布日：2022/11/22