[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，基底上形成有栅极结构，栅极结构的侧壁上形成有侧墙；在侧墙的侧壁上形成阻挡层；至少去除部分高度的侧墙，在阻挡层和栅极结构之间形成凹槽；在凹槽顶部的部分深度内形成第一介质层，第一介质层、阻挡层和栅极结构围成空气侧墙。本发明在侧墙侧壁上形成阻挡层后，至少去除部分高度的侧墙，在阻挡层和所述栅极结构之间形成凹槽，使形成于凹槽顶部部分深度内的第一介质层、阻挡层和栅极结构围成空气侧墙，与侧墙材料相比，空气的介电常数较小，所以空气侧墙的设置能够减小半导体器件的寄生电容，从而加快半导体器件的反应速度、减小功耗和增大驱动电流，进而使半导体结构的电学性能得以提升。

技术领域

本发明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

在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小，MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthreshold leakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channel effects)更容易发生。

因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET中，栅极结构至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，与平面MOSFET相比，栅极结构对沟道的控制能力更强，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，与现有集成电路制造具有更好的兼容性。

但是，现有技术形成的半导体结构的电学性能仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高半导体结构的电学性能。

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：提供基底，所述基底上形成有栅极结构，所述栅极结构的侧壁上形成有侧墙；在所述侧墙的侧壁上形成阻挡层；至少去除部分高度的侧墙，在所述阻挡层和所述栅极结构之间形成凹槽；在所述凹槽顶部的部分深度内形成第一介质层，所述第一介质层、阻挡层和栅极结构围成空气侧墙。

相应的，本发明还提供一种半导体结构，包括：基底；栅极结构，位于所述基底上；阻挡层，位于所述栅极结构的侧壁上；凹槽，位于所述栅极结构和所述阻挡层之间，所述凹槽至少露出所述栅极结构的部分侧壁；第一介质层，位于所述凹槽顶部的部分深度内，所述第一介质层、阻挡层和栅极结构围成空气侧墙。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明在侧墙的侧壁上形成阻挡层后，至少去除部分高度的侧墙，在所述阻挡层和所述栅极结构之间形成凹槽，后续在所述凹槽顶部的部分深度内形成第一介质层后，所述第一介质层、阻挡层和栅极结构围成空气侧墙(Air-gap Spacer)，相应的，后续在所述基底上形成层间介质层后，能够使至少部分栅极结构和层间介质层之间以空气实现电绝缘；与侧墙材料相比，空气的介电常数较小(K_vacuum＝1)，所以空气侧墙的设置能够减小半导体器件的寄生电容，例如能够减小外边缘电容(Outer fringing capacitance，Cof)以及栅极与接触孔插塞(Contact-plug)之间的电容，从而有利于加快半导体器件的反应速度、减小功耗和增大驱动电流，进而使半导体结构的电学性能得以提升。