本公開涉及半導體制造，特別是涉及一種半導體結構的制備方法、半導體結構。

背景技術：

1、在互補金屬氧化物半導體(complementary?metal?oxide?semiconductor，cmos)集成電路工藝中，應力工程至關重要。在cmos器件的溝道上施加拉應力能提高電子的遷移率，而施加壓應力(compressive?stress)則能提高空穴的遷移率。溝道中的空穴在應力的作用下，遷移速率會大大加快，從而增大器件的工作飽和電流(idsat)以及響應速度。

2、其中，外延鍺硅層與溝道區(qū)的距離直接決定其作用于溝道區(qū)的應力大小，進而影響晶體管性能。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述背景技術中的問題，提供一種能夠精準控制應力層與溝道區(qū)之間水平間距的半導體結構的制備方法、半導體結構。

2、為了解決上述技術問題及其他問題，根據(jù)一些實施例，本公開的一方面提供了一種半導體結構的制備方法，方法包括：提供襯底，襯底上包括初始柵極結構及位于初始柵極結構沿第一方向相對兩側襯底內(nèi)的第一摻雜區(qū)，初始柵極結構包括堆疊結構及周向環(huán)繞堆疊結構的第一柵側墻；堆疊結構包括沿背離襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護蓋層及犧牲層；于初始柵極結構的外側壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側墻，第一柵側墻、第二柵側墻用于構成目標柵側墻；利用氧原子將第一摻雜區(qū)熱氧化處理為犧牲氧化層；清洗去除犧牲氧化層及犧牲層，得到暴露出第二柵側墻的底面的初始凹槽，以及包括柵疊層、保護蓋層、目標柵側墻的目標柵極結構；經(jīng)由初始凹槽刻蝕襯底，得到開口于第一柵側墻正下方的目標凹槽后，形成填滿目標凹槽且頂面不低于襯底的頂面的應力層。

3、上述實施例中的半導體結構的制備方法，通過在初始柵極結構沿第一方向相對兩側襯底內(nèi)形成第一摻雜區(qū)，使得在相同的氧化環(huán)境下，第一摻雜區(qū)的氧化速率明顯高于襯底的氧化速率，從而在初始柵極結構的外側壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側墻后，利用氧原子將第一摻雜區(qū)熱氧化處理為犧牲氧化層，然后可以酸洗清洗去除犧牲氧化層及位于保護蓋層頂面的犧牲層，避免在酸洗的過程中對初始柵極結構造成損傷，得到暴露出第二柵側墻的底面的初始凹槽；然后經(jīng)由該初始凹槽刻蝕襯底，得到開口于第一柵側墻正下方的目標凹槽后，形成填滿目標凹槽且頂面不低于襯底頂面的應力層。本實施例中第一柵側墻的設置能夠避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對柵疊層造成污染或損傷；同時能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側墻為基準，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側墻底面而延伸至溝道區(qū)內(nèi)；并且犧牲層能夠在去除位于初始襯底裸露頂面、多個堆疊結構頂面的側墻材料層期間，保護保護蓋層與柵疊層，犧牲層還能夠在后續(xù)清洗去除犧牲氧化層的過程中，同期被清洗去除，避免因犧牲層的引入而增加工藝流程的復雜度及成本。本實施例中可以通過控制形成的犧牲氧化層厚度來控制目標凹槽內(nèi)應力層與溝道區(qū)的水平間距，實現(xiàn)精準減小應力層與溝道區(qū)的水平間距，增加載流子遷移率，從而增大器件的工作飽和電流(idsat)以及響應速度。并且，目標柵極結構中柵疊層位于保護蓋層與目標柵側墻共同圍成的密閉空腔體內(nèi)，避免在濕法刻蝕襯底以形成目標凹槽的過程中對柵疊層造成損傷，能夠有效提高器件的良率、性能及可靠性。

4、在一些實施例中，利用等離子體生成工藝生成氧原子；形成犧牲氧化層期間的工藝參數(shù)包括：時間為24s-100s；生成氧原子的氧氣流量為150sccm?-250?sccm；溫度為350℃-450℃。通過控制生成氧原子的氧氣流量、熱氧化的溫度、形成犧牲氧化層的時間來精準控制形成的犧牲氧化層的目標嵌入長度，從而控制在去除犧牲氧化層后形成的初始凹槽與溝道區(qū)的水平間距，進而精準控制經(jīng)由該初始凹槽刻蝕襯底得到的目標凹槽與溝道區(qū)的水平間距。

5、在一些實施例中，形成犧牲氧化層期間的射頻偏壓功率為550w-650w，增加氧原子在水平方向及垂直方向的動能，從而使得氧原子能夠將第一摻雜區(qū)充分熱氧化處理為犧牲氧化層，得到暴露出第二柵側墻底面的初始凹槽。

6、在一些實施例中，犧牲氧化層的目標嵌入長度關聯(lián)于第二柵側墻的厚度及第一柵側墻的厚度。若犧牲氧化層的目標嵌入長度過大，容易導致后續(xù)制備的應力層延伸至柵疊層的正下方，影響器件的性能；若犧牲氧化層的目標嵌入長度過小，容易導致后續(xù)制備的應力層與溝道區(qū)之間的水平間距過大，不利于增加載流子遷移率，影響器件的性能。

7、在一些實施例中，犧牲氧化層的目標嵌入長度大于第二柵側墻的厚度，且小于第二柵側墻與第一柵側墻的厚度和，使得犧牲氧化層水平延伸至第一柵側墻的正下方，有效減小后續(xù)制備的應力層與溝道區(qū)之間的水平間距，并且避免犧牲氧化層水平延伸至柵疊層的正下方，從而增加載流子遷移率，增大器件的工作飽和電流(idsat)以及響應速度。

8、在一些實施例中，半導體結構的制備方法包括如下特征中至少一個：

9、第二柵側墻的厚度為50埃-100埃；

10、第一柵側墻的厚度為50埃-100埃；

11、犧牲氧化層的目標嵌入長度為60埃-150埃。

12、在一些實施例中，形成應力層之后，還包括：在柵極結構沿第一方向相對兩側的襯底內(nèi)形成第二摻雜區(qū)，第二摻雜區(qū)用于形成源接觸區(qū)/漏接觸區(qū)。

13、在一些實施例中，提供襯底包括：

14、提供初始襯底；

15、于初始襯底上形成沿第一方向間隔排布的多個堆疊結構；

16、形成覆蓋多個堆疊結構的外表面及初始襯底的裸露頂面的側墻材料層；

17、去除位于初始襯底的裸露頂面、多個堆疊結構的頂面的側墻材料層，保留于多個堆疊結構的側壁的側墻材料層用于構成第一柵側墻；堆疊結構及周向環(huán)繞堆疊結構的第一柵側墻用于構成初始柵極結構；

18、采用離子注入工藝于初始柵極結構沿第一方向相對兩側的初始襯底內(nèi)形成第一摻雜區(qū)，以得到襯底。

19、上述實施例中的半導體結構的制備方法，由于堆疊結構包括沿背離初始襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護蓋層及犧牲層；通過在堆疊結構的側壁形成周向環(huán)繞堆疊結構的第一柵側墻，避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對柵疊層造成污染或損傷；同時能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側墻為基準，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側墻底面而延伸至溝道區(qū)內(nèi)；并且犧牲層能夠在去除位于初始襯底裸露頂面、多個堆疊結構頂面的側墻材料層期間，保護保護蓋層與柵疊層，犧牲層還能夠在后續(xù)清洗去除犧牲氧化層的過程中，同期被清洗去除，避免因犧牲層的引入而增加工藝流程的復雜度及成本。

20、在一些實施例中，形成第二柵側墻包括：

21、形成介電材料層，介電材料層覆蓋初始柵極結構的外表面以及襯底的裸露頂面；

22、去除位于第一摻雜區(qū)頂面以及初始柵極結構頂面的介電材料層，保留于初始柵極結構的側壁的介電材料層用于構成第二柵側墻。

23、上述實施例中的半導體結構的制備方法，通過設置位于第一摻雜區(qū)頂面且位于初始柵極結構側壁的第二柵側墻，避免在熱氧化處理第一摻雜區(qū)期間對第一柵側墻造成不良影響，便于后續(xù)在去除犧牲氧化層后，得到暴露出第二柵側墻底面的初始凹槽，然后經(jīng)由初始凹槽刻蝕襯底，得到開口于第一柵側墻正下方的目標凹槽。

24、根據(jù)一些實施例，本公開的另一方面提供一種半導體結構，采用上述任一實施例的半導體結構的制備方法制備而成，其中，半導體結構包括襯底、目標凹槽及應力層，襯底上包括目標柵極結構及位于目標柵極結構沿第一方向相對兩側襯底內(nèi)的應力層，目標柵極結構包括第二柵側墻、堆疊結構及周向環(huán)繞堆疊結構的第一柵側墻；堆疊結構包括沿背離襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護蓋層；第二柵側墻位于第一柵側墻的側壁；目標凹槽開口于第一柵側墻正下方且位于襯底內(nèi)，應力層填滿目標凹槽且頂面不低于襯底的頂面。

25、本公開能夠產(chǎn)生的意想不到的技術效果是：

26、通過在初始柵極結構沿第一方向相對兩側襯底內(nèi)形成第一摻雜區(qū)，使得在相同的氧化環(huán)境下，第一摻雜區(qū)的氧化速率明顯高于襯底的氧化速率，從而在初始柵極結構的外側壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側墻后，利用氧原子將第一摻雜區(qū)熱氧化處理為犧牲氧化層，然后可以酸洗清洗去除犧牲氧化層及位于保護蓋層頂面的犧牲層，避免在酸洗的過程中對初始柵極結構造成損傷，得到暴露出第二柵側墻的底面的初始凹槽；然后經(jīng)由該初始凹槽刻蝕襯底，得到開口于第一柵側墻正下方的目標凹槽后，形成填滿目標凹槽且頂面不低于襯底頂面的應力層。本實施例中第一柵側墻的設置能夠避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對柵疊層造成污染或損傷；同時能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側墻為基準，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側墻底面而延伸至溝道區(qū)內(nèi)；并且犧牲層能夠在去除位于初始襯底裸露頂面、多個堆疊結構頂面的側墻材料層期間，保護保護蓋層與柵疊層，犧牲層還能夠在后續(xù)清洗去除犧牲氧化層的過程中，同期被清洗去除，避免因犧牲層的引入而增加工藝流程的復雜度及成本。本實施例中可以通過控制形成的犧牲氧化層厚度來控制目標凹槽內(nèi)應力層與溝道區(qū)的水平間距，實現(xiàn)精準減小應力層與溝道區(qū)的水平間距，增加載流子遷移率，從而增大器件的工作飽和電流(idsat)以及響應速度。并且，目標柵極結構中柵疊層位于保護蓋層與目標柵側墻共同圍成的密閉空腔體內(nèi)，避免在濕法刻蝕襯底以形成目標凹槽的過程中對柵疊層造成損傷，能夠有效提高器件的良率、性能及可靠性。