本公開涉及半導(dǎo)體制造，特別是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary?metal?oxide?semiconductor，cmos)集成電路工藝中，應(yīng)力工程至關(guān)重要。在cmos器件的溝道上施加拉應(yīng)力能提高電子的遷移率，而施加壓應(yīng)力(compressive?stress)則能提高空穴的遷移率。溝道中的空穴在應(yīng)力的作用下，遷移速率會(huì)大大加快，從而增大器件的工作飽和電流(idsat)以及響應(yīng)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(yīng)力大小，進(jìn)而影響晶體管性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述背景技術(shù)中的問題，提供一種能夠精準(zhǔn)控制應(yīng)力層與溝道區(qū)之間水平間距的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

2、為了解決上述技術(shù)問題及其他問題，根據(jù)一些實(shí)施例，本公開的一方面提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，方法包括：提供襯底，襯底上包括初始柵極結(jié)構(gòu)及位于初始柵極結(jié)構(gòu)沿第一方向相對(duì)兩側(cè)襯底內(nèi)的第一摻雜區(qū)，初始柵極結(jié)構(gòu)包括堆疊結(jié)構(gòu)及周向環(huán)繞堆疊結(jié)構(gòu)的第一柵側(cè)墻；堆疊結(jié)構(gòu)包括沿背離襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護(hù)蓋層及犧牲層；于初始柵極結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側(cè)墻，第一柵側(cè)墻、第二柵側(cè)墻用于構(gòu)成目標(biāo)柵側(cè)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(cè)墻的底面的初始凹槽，以及包括柵疊層、保護(hù)蓋層、目標(biāo)柵側(cè)墻的目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)；經(jīng)由初始凹槽刻蝕襯底，得到開口于第一柵側(cè)墻正下方的目標(biāo)凹槽后，形成填滿目標(biāo)凹槽且頂面不低于襯底的頂面的應(yīng)力層。

3、上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，通過在初始柵極結(jié)構(gòu)沿第一方向相對(duì)兩側(cè)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(jié)構(gòu)的外側(cè)壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側(cè)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(hù)蓋層頂面的犧牲層，避免在酸洗的過程中對(duì)初始柵極結(jié)構(gòu)造成損傷，得到暴露出第二柵側(cè)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(cè)墻正下方的目標(biāo)凹槽后，形成填滿目標(biāo)凹槽且頂面不低于襯底頂面的應(yīng)力層。本實(shí)施例中第一柵側(cè)墻的設(shè)置能夠避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對(duì)柵疊層造成污染或損傷；同時(shí)能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側(cè)墻為基準(zhǔn)，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側(cè)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(gè)堆疊結(jié)構(gòu)頂面的側(cè)墻材料層期間，保護(hù)保護(hù)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(fù)雜度及成本。本實(shí)施例中可以通過控制形成的犧牲氧化層厚度來控制目標(biāo)凹槽內(nèi)應(yīng)力層與溝道區(qū)的水平間距，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)減小應(yīng)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(yīng)速度。并且，目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)中柵疊層位于保護(hù)蓋層與目標(biāo)柵側(cè)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(biāo)凹槽的過程中對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)間來精準(zhǔn)控制形成的犧牲氧化層的目標(biāo)嵌入長(zhǎng)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(jìn)而精準(zhǔn)控制經(jīng)由該初始凹槽刻蝕襯底得到的目標(biāo)凹槽與溝道區(qū)的水平間距。

5、在一些實(shí)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(dòng)能，從而使得氧原子能夠?qū)⒌谝粨诫s區(qū)充分熱氧化處理為犧牲氧化層，得到暴露出第二柵側(cè)墻底面的初始凹槽。

6、在一些實(shí)施例中，犧牲氧化層的目標(biāo)嵌入長(zhǎng)度關(guān)聯(lián)于第二柵側(cè)墻的厚度及第一柵側(cè)墻的厚度。若犧牲氧化層的目標(biāo)嵌入長(zhǎng)度過大，容易導(dǎo)致后續(xù)制備的應(yīng)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(biāo)嵌入長(zhǎng)度過小，容易導(dǎo)致后續(xù)制備的應(yīng)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(shí)施例中，犧牲氧化層的目標(biāo)嵌入長(zhǎng)度大于第二柵側(cè)墻的厚度，且小于第二柵側(cè)墻與第一柵側(cè)墻的厚度和，使得犧牲氧化層水平延伸至第一柵側(cè)墻的正下方，有效減小后續(xù)制備的應(yīng)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(yīng)速度。

8、在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下特征中至少一個(gè)：

9、第二柵側(cè)墻的厚度為50埃-100埃；

10、第一柵側(cè)墻的厚度為50埃-100埃；

11、犧牲氧化層的目標(biāo)嵌入長(zhǎng)度為60埃-150埃。

12、在一些實(shí)施例中，形成應(yīng)力層之后，還包括：在柵極結(jié)構(gòu)沿第一方向相對(duì)兩側(cè)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(shí)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(gè)堆疊結(jié)構(gòu)；

16、形成覆蓋多個(gè)堆疊結(jié)構(gòu)的外表面及初始襯底的裸露頂面的側(cè)墻材料層；

17、去除位于初始襯底的裸露頂面、多個(gè)堆疊結(jié)構(gòu)的頂面的側(cè)墻材料層，保留于多個(gè)堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的側(cè)墻材料層用于構(gòu)成第一柵側(cè)墻；堆疊結(jié)構(gòu)及周向環(huán)繞堆疊結(jié)構(gòu)的第一柵側(cè)墻用于構(gòu)成初始柵極結(jié)構(gòu)；

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

19、上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，由于堆疊結(jié)構(gòu)包括沿背離初始襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護(hù)蓋層及犧牲層；通過在堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成周向環(huán)繞堆疊結(jié)構(gòu)的第一柵側(cè)墻，避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對(duì)柵疊層造成污染或損傷；同時(shí)能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側(cè)墻為基準(zhǔn)，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側(cè)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(gè)堆疊結(jié)構(gòu)頂面的側(cè)墻材料層期間，保護(hù)保護(hù)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(fù)雜度及成本。

20、在一些實(shí)施例中，形成第二柵側(cè)墻包括：

21、形成介電材料層，介電材料層覆蓋初始柵極結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)頂面的介電材料層，保留于初始柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的介電材料層用于構(gòu)成第二柵側(cè)墻。

23、上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，通過設(shè)置位于第一摻雜區(qū)頂面且位于初始柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的第二柵側(cè)墻，避免在熱氧化處理第一摻雜區(qū)期間對(duì)第一柵側(cè)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(cè)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(cè)墻正下方的目標(biāo)凹槽。

24、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開的另一方面提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，采用上述任一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備而成，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底、目標(biāo)凹槽及應(yīng)力層，襯底上包括目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)及位于目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)沿第一方向相對(duì)兩側(cè)襯底內(nèi)的應(yīng)力層，目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)包括第二柵側(cè)墻、堆疊結(jié)構(gòu)及周向環(huán)繞堆疊結(jié)構(gòu)的第一柵側(cè)墻；堆疊結(jié)構(gòu)包括沿背離襯底的方向依次層疊的柵疊層、保護(hù)蓋層；第二柵側(cè)墻位于第一柵側(cè)墻的側(cè)壁；目標(biāo)凹槽開口于第一柵側(cè)墻正下方且位于襯底內(nèi)，應(yīng)力層填滿目標(biāo)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(shù)效果是：

26、通過在初始柵極結(jié)構(gòu)沿第一方向相對(duì)兩側(cè)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(jié)構(gòu)的外側(cè)壁形成位于第一摻雜區(qū)正上方的第二柵側(cè)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(hù)蓋層頂面的犧牲層，避免在酸洗的過程中對(duì)初始柵極結(jié)構(gòu)造成損傷，得到暴露出第二柵側(cè)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(cè)墻正下方的目標(biāo)凹槽后，形成填滿目標(biāo)凹槽且頂面不低于襯底頂面的應(yīng)力層。本實(shí)施例中第一柵側(cè)墻的設(shè)置能夠避免在形成第一摻雜區(qū)的過程中注入離子對(duì)柵疊層造成污染或損傷；同時(shí)能夠在后續(xù)制備初始凹槽的過程中，以第一柵側(cè)墻為基準(zhǔn)，避免初始凹槽水平橫跨第一柵側(cè)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(gè)堆疊結(jié)構(gòu)頂面的側(cè)墻材料層期間，保護(hù)保護(hù)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(fù)雜度及成本。本實(shí)施例中可以通過控制形成的犧牲氧化層厚度來控制目標(biāo)凹槽內(nèi)應(yīng)力層與溝道區(qū)的水平間距，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)減小應(yīng)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(yīng)速度。并且，目標(biāo)柵極結(jié)構(gòu)中柵疊層位于保護(hù)蓋層與目標(biāo)柵側(cè)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(biāo)凹槽的過程中對(duì)柵疊層造成損傷，能夠有效提高器件的良率、性能及可靠性。