[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

本发明提供一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供衬底；对所述衬底进行刻蚀处理，在所述衬底中形成第一凹槽；通过预处理气体对所述第一凹槽底部和侧壁进行预处理，形成第二凹槽，所述预处理气体与所述第一凹槽底部和侧壁发生化学反应；在所述第二凹槽中形成外延层。可以通过通入的预处理气体的流量及刻蚀时间对所述第二凹槽的尺寸进行控制，进而能够对外延层的尺寸进行控制，改善所形成的半导体结构的性能。此外，所述预处理气体的能量较低，从而不容易对第二凹槽侧壁造成损耗，进而能够形成结构完整的外延层。因此，所述形成方法能够改善所形成半导体结构的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

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。为了提高集成度，晶体管的密集程度不断提高，间距逐渐缩小。

半导体器件向高集成度发展的同时，也伴随着沟道载流子迁移速率降低的问题。为了提高晶体管沟道载流子迁移速率，现有工艺引入了应变硅技术。应变硅技术的原理为在晶体管的漏、源区外延生长一层晶格常数不同于硅衬底晶格常数的应力层。应力层能够为沟道提供应力，从而能够改善沟道中载流子的迁移速率，进而改善所形成晶体管的性能。

然而，现有的半导体结构的形成方法所形成的应力层的性能较差，导致所形成的半导体结构的性能较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法，能够改善所形成半导体结构性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；对所述衬底进行刻蚀处理，在所述衬底中形成第一凹槽；通过预处理气体对所述第一凹槽底部和侧壁进行预处理，形成第二凹槽，所述预处理气体与所述第一凹槽底部和侧壁发生化学反应；在所述第二凹槽中形成外延层。

可选的，所述刻蚀处理的工艺为干法刻蚀工艺、湿法刻蚀中的一种或两种组合。

可选的，所述预处理的预处理气体包括HCl。

可选的，所述预处理的参数包括：温度为650℃～850℃。

可选的，所述预处理的预处理气体还包括GeH₄。

可选的，所述预处理的温度为630℃～830℃。

可选的，所述刻蚀处理之前，还包括：在所述衬底上形成栅极，所述第一凹槽分别位于所述栅极两侧的衬底中。

可选的，所述第一凹槽为“U”型或“Σ”型；所述第二凹槽为“Σ”型。

可选的，所述第一凹槽的深度为40nm～50nm，所述第一凹槽的宽度为40nm～55nm；所述第二凹槽侧壁具有尖端，所述尖端朝向所述栅极，所述第二凹槽的深度为45nm～55nm，所述第二凹槽侧壁尖端到所述衬底表面的距离为18nm～22nm，所述栅极侧壁到相邻的尖端的位移的绝对值小于5nm。

可选的，所述预处理的工艺参数包括：所述预处理气体为HCl，预处理气体的流量为130sccm～170sccm；所述预处理的时间为80s～220s；或者，所述预处理气体为HCl和GeH₄的组合，HCl的流量130sccm～170sccm，GeH₄的流量为6.5sccm～8.5sccm，所述预处理的时间为20s～40s。

可选的，所述外延层的材料为硅锗或碳化硅。

可选的，所述衬底的材料为单晶硅。

可选的，所述衬底表面为(100)晶面。