本发明实施例涉及半导体制造领域,尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
背景技术:
1、随着半导体集成电路(integrated circuit,ic)产业的快速发展,半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进,使得集成电路朝着体积更小、电路精密度更高、电路复杂度更高的方向发展。
2、为了满足关键尺寸缩小过后的互连线所需,器件和器件之间的互连、或者不同层金属线之间的互连是通过互连结构实现的。因此,在进行后端互连工艺之前,通常会先形成器件的局部互连结构,例如,与源漏掺杂层电连接的源漏互连层,也即第零层金属层(m0)。
3、但是,在集成电路发展过程中,通常功能密度(即每一芯片的内连线结构的数量)逐渐增加的同时,几何尺寸(即利用工艺步骤可以产生的最小元件尺寸)逐渐减小,这相应增加了形成源漏互连层的难度。
技术实现思路
1、本发明实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法,以提高半导体结构的性能。
2、为解决上述问题,本发明实施提供一种半导体结构,包括:基底;栅极结构,位于所述基底上;源漏掺杂层,位于所述栅极结构两侧的基底中;源漏互连层,位于所述栅极结构两侧且覆盖所述源漏掺杂层,所述源漏互连层与源漏掺杂层电连接,所述源漏互连层顶面的材料与其内部的材料相同;源漏盖帽层,位于所述源漏互连层的顶部;保护层,位于所述源漏互连层和源漏盖帽层之间,所述保护层与源漏互连层的顶面相接触。
3、可选的,所述保护层还延伸覆盖所述源漏盖帽层的侧壁,且覆盖于所述源漏盖帽层侧壁上的保护层作为自对准侧墙层。
4、可选的,所述半导体结构还包括:源漏接触孔插塞和栅极源漏接触孔插塞中的一种或两种;其中,所述源漏接触孔插塞,位于所述源漏互连层的顶部,且所述源漏接触孔插塞贯穿所述自对准侧墙之间的源漏盖帽层,且与所述源漏互连层电连接;所述栅极源漏接触孔插塞,位于相邻设置的所述栅极结构和源漏互连层的顶部,所述栅极源漏接触孔插塞贯穿所述自对准侧墙层之间的源漏盖帽层,且与所述栅极结构和源漏互连层电连接。
5、可选的,所述保护层的材料包括金属、非氧化物金属化合物和金属氧化物中的一种或多种。
6、可选的,所述保护层包括位于所述源漏互连层表面的第一子保护层、以及覆盖所述第一子保护层的第二子保护层,所述第一子保护层的材料包括金属氧化物,所述第二子保护层的材料包括金属或非氧化物金属化合物。
7、可选的,所述第一子保护层的材料包括氧化钛、所述第二子保护层的材料包括碳化钛。
8、可选的,沿所述基底顶面的法线方向,位于所述源漏互连层顶部的所述保护层的厚度范围为10埃米至100埃米。
9、相应的,本发明实施例还提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供基底,所述基底上形成有栅极结构,所述栅极结构两侧的基底中形成有源漏掺杂层,所述栅极结构侧部的基底上形成有覆盖所述源漏掺杂层的源漏互连层,且所述源漏互连层与源漏掺杂层电连接;沿所述基底顶面的法线方向,去除部分厚度的所述源漏互连层,形成位于相邻所述栅极结构之间的凹槽;在所述凹槽底部形成覆盖所述源漏互连层的保护层;形成所述保护层后,对所述源漏互连层表面进行还原处理,用于实现去氧化;在所述还原处理后,在所述凹槽中填充源漏盖帽层。
10、可选的,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层的材料包括金属或非氧化物金属化合物;在对所述源漏互连层表面进行还原处理的过程中,还对所述源漏互连层表面的部分厚度的所述保护层进行氧化处理,使所述保护层的部分厚度材料转化为金属氧化物。
11、可选的,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层的材料包括碳化钛;对部分厚度的所述保护层进行氧化处理的步骤中,所述金属氧化物的材料包括氧化钛。
12、可选的,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层还覆盖在所述凹槽的侧壁上,且位于所述凹槽侧壁上的所述保护层用于作为自对准侧墙层。
13、可选的,在所述凹槽中填充源漏盖帽层后,所述形成方法还包括:形成源漏接触孔插塞和栅极源漏接触孔插塞中的一种或两种;其中,形成所述源漏接触孔插塞的步骤包括:在所述源漏互连层的顶部形成源漏接触孔插塞,所述源漏接触孔插塞贯穿所述自对准侧墙层之间的源漏盖帽层,且与所述源漏互连层电连接;形成所述栅极源漏接触孔插塞的步骤包括:在相邻设置的所述栅极结构和源漏互连层的顶部形成栅极源漏接触孔插塞,所述栅极源漏接触孔插塞贯穿所述自对准侧墙层之间的源漏盖帽层,且与所述栅极结构和源漏互连层电连接。
14、可选的,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层还覆盖在所述凹槽的侧壁上、以及所述凹槽外侧的栅极结构顶部上方;在所述凹槽中填充源漏盖帽层的步骤包括:在所述凹槽中填充盖帽材料层;进行平坦化处理,去除所述凹槽外侧的保护层和盖帽材料层,剩余的盖帽材料层作为源漏盖帽层。
15、可选的,在形成所述凹槽之后,在形成所述保护层之前,所述形成方法还包括:对所述凹槽底部的源漏互连层进行氧化处理,使所述源漏互连层的顶面被氧化为氧化物层;在形成所述保护层的步骤中,所述保护层覆盖所述氧化物层;在对所述源漏互连层表面进行还原处理的过程中,还对所述氧化物层进行还原处理,使所述氧化物层还原为所述源漏互连层。
16、可选的,在对所述凹槽底部的源漏互连层进行氧化处理的步骤中,沿所述基底顶面的法线方向,所述氧化物层的厚度范围为10埃米至50埃米。
17、可选的,在对所述源漏互连层表面进行还原处理的步骤中,反应气体包括氢气,所述氢气的气体流量为10标准毫升/分钟至100标准毫升/分钟。
18、可选的,在形成所述保护层的步骤中,沿所述基底顶面的法线方向,位于所述源漏互连层顶部的所述保护层的厚度范围为10埃米至100埃米。
19、可选的,去除部分厚度的所述源漏互连层的工艺包括原子层刻蚀工艺。
20、可选的,所述原子层刻蚀工艺的工艺参数包括:刻蚀气体包括氯气和六氟乙酰丙酮气体,或者,刻蚀气体包括氧气和六氟乙酰丙酮气体,刻蚀腔室的压强为10毫托至500毫托,六氟乙酰丙酮气体的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,氯气的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,氧气的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,刻蚀时间为5秒至50秒。
21、与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下优点:
22、本发明实施例提供的半导体结构中,包括位于所述源漏互连层和源漏盖帽层之间,且与源漏掺杂层的顶面相接触的保护层,所述源漏互连层顶面的材料与其内部的材料相同,也即所述源漏互连层顶面已实现去氧化,提高了源漏互连层的质量,而且,由于源漏互连层的顶部覆盖有与其顶面相接触的保护层,保护层能够对源漏互连层起到保护作用,使得源漏互连层不易再被氧化,从而提高了源漏互连层的性能,进而提高了半导体结构的性能。
23、本发明实施例提供的半导体结构的形成方法中,在所述凹槽底部形成覆盖所述源漏互连层的保护层,形成所述保护层之后,对所述源漏互连层表面进行还原处理,用于实现去氧化;通过进行还原处理来实现去氧化,从而使得所述源漏互连层顶面的材料与其内部的材料相同,以提高源漏互连层的质量,而且由于在源漏互连层的顶部覆盖有保护层,保护层能够对源漏互连层起到保护作用,使得对所述源漏互连层表面进行还原处理后的源漏互连层不易再被氧化,从而提高了源漏互连层的性能,进而提高了半导体结构的性能。
1.一种半导体结构,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述保护层还延伸覆盖所述源漏盖帽层的侧壁,且覆盖于所述源漏盖帽层侧壁上的保护层作为自对准侧墙层。
3.如权利要求2所述的半导体结构,其特征在于,所述半导体结构还包括:源漏接触孔插塞和栅极源漏接触孔插塞中的一种或两种;其中,
4.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述保护层的材料包括金属、非氧化物金属化合物和金属氧化物中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述保护层包括位于所述源漏互连层表面的第一子保护层、以及覆盖所述第一子保护层的第二子保护层,所述第一子保护层的材料包括金属氧化物,所述第二子保护层的材料包括金属或非氧化物金属化合物。
6.如权利要求5所述的半导体结构,其特征在于,所述第一子保护层的材料包括氧化钛、所述第二子保护层的材料包括碳化钛。
7.如权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,沿所述基底顶面的法线方向,位于所述源漏互连层顶部的所述保护层的厚度范围为10埃米至100埃米。
8.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:
9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层的材料包括金属或非氧化物金属化合物;
10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层的材料包括碳化钛;
11.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层还覆盖在所述凹槽的侧壁上,且位于所述凹槽侧壁上的所述保护层用于作为自对准侧墙层。
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,在所述凹槽中填充源漏盖帽层后,所述形成方法还包括:形成源漏接触孔插塞和栅极源漏接触孔插塞中的一种或两种;其中,
13.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述保护层的步骤中,所述保护层还覆盖在所述凹槽的侧壁上、以及所述凹槽外侧的栅极结构顶部上方;
14.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述凹槽之后,在形成所述保护层之前,所述形成方法还包括:
15.如权利要求14所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在对所述凹槽底部的源漏互连层进行氧化处理的步骤中,沿所述基底顶面的法线方向,所述氧化物层的厚度范围为10埃米至50埃米。
16.如权利要求8~14中任一项所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在对所述源漏互连层表面进行还原处理的步骤中,反应气体包括氢气,所述氢气的气体流量为10标准毫升/分钟至100标准毫升/分钟。
17.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在形成所述保护层的步骤中,沿所述基底顶面的法线方向,位于所述源漏互连层顶部的所述保护层的厚度范围为10埃米至100埃米。
18.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,去除部分厚度的所述源漏互连层的工艺包括原子层刻蚀工艺。
19.如权利要求18所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述原子层刻蚀工艺的工艺参数包括:刻蚀气体包括氯气和六氟乙酰丙酮气体,或者,刻蚀气体包括氧气和六氟乙酰丙酮气体,刻蚀腔室的压强为10毫托至500毫托,六氟乙酰丙酮气体的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,氯气的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,氧气的气体流量为10标准毫升/分钟至500标准毫升/分钟,刻蚀时间为5秒至50秒。
