0化表面的栅极层103、位于所述 栅极层103表面的掩模层104。
[0096] 所述介质层101包括位于半导体衬底表面的第一介质层和位于第一介质层表 面的第二介质层，所述第一介质层和第二介质层在图中未示出。所述第一介质层为厚度 2A~10A的Si〇2或者SiON，所述第二介质层为厚度5A~30A的册〇2、HfON、Zr〇2或者 ZrON。
[0097] 所述半导体衬底100为娃衬底、错衬底或绝缘体上娃衬底。所述浅沟槽隔离结构 10化材料为氧化娃。 W9引所述金属层102为Ti、TiN、TaN、Ta、TaC或者TaSiN，金属层102的厚度为 10 A~20 A。
[0099] 所述保护层10化为金属层102材料的娃化物，作为一个实施例，所述保护层10化 可W为Ti、TiN、TaN、Ta、TaC或者化SiN中任一种材料的娃化物，保护层102b的厚度为 10A~20A。
[0100] 所述侧墙105的材料为氮化娃、氮氧化娃或者碳氧化娃，侧墙105在图18中沿X轴 方向和y轴方向的最大宽度都为.40义~70足，所述最大宽度位于侧墙105与半导体衬底100 相接触的底部。 阳101] 所述掩模层104的材料为氮化娃。所述氮化娃的掩模层104适于保护栅极层103 顶部，避免栅极层103顶部在后续的工艺中受到损伤。 阳102] 所述保护层102b相对于Ti、TiN、TaN、Ta、TaC或者化SiN的金属层102来说，对 &5〇4化〇2混合溶液、HF/H 2〇混合溶液、NH4OH/H2O2/H2O混合溶液等酸性物质有着较高的抗腐 蚀性，能够防止所述酸性物质对有源区结构100a表面介质层101及金属层102的腐蚀，进 而避免了器件的失效。 阳103] 综上，本发明实施例提供的半导体结构形成方法，通过离子注入改性或者等离子 体改性，将位于浅沟槽隔离结构上方的部分金属层改性处理转变为保护层，所述保护层对 酸性物质有较高的抵抗性，当部分浅沟槽隔离结构被酸性物质腐蚀之后，所述保护层将阻 挡所述酸性物质继续腐蚀位于有源区结构表面的栅介质层，从而避免了器件的失效。进一 步地，所述通过离子注入或者等离子体改性部分栅介质层的方法，都采用了 Si作为改性离 子，在改性形成保护层的同时，所述Si也会渗杂进入侧墙W及栅介质层表面的部分栅极 层：对氮化娃侧墙的Si渗杂并不会影响到器件电学性能，而栅介质层的材料为多晶娃，且 所述栅介质层在后续工艺中会被去除，因此对部分栅介质层的Si渗杂也不会对器件性能 和制造工艺带来影响。更进一步地，所述保护层仅位于浅沟槽隔离结构上方，并未覆盖有源 区结构，因此在起到阻挡酸性物质腐蚀位于有源区结构表面栅介质层的同时，并不会对有 源区结构的电学性能造成影响。
[0104] 本发明提供的半导体结构，包括半导体衬底、半导体衬底中的有源区结构和浅沟 槽隔离结构、位于半导体衬底表面的介质层和位于所述介质层表面的金属层及保护层，所 述金属层位于有源区结构上方，所述保护层位于浅沟槽隔离结构上方。所述保护层对酸性 物质有较高的抵抗性，当部分浅沟槽隔离结构被酸性物质腐蚀之后，所述保护层将阻挡所 述酸性物质继续腐蚀位于有源区结构表面的介质层及金属层，从而避免了器件的失效。
[0105] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区结构和浅沟槽隔离结构； 所述半导体衬底表面形成有栅极结构和位于所述栅极结构侧壁的侧墙，所述栅极结构 包括位于半导体衬底表面的栅介质层，所述栅介质层包括位于半导体衬底表面的介质层和 位于所述介质层表面的金属层，部分栅极结构和部分侧墙位于浅沟槽隔离结构表面； 对位于浅沟槽隔离结构上方的部分金属层进行改性处理，使所述位于浅沟槽隔离结构 上方的部分金属层转变为保护层。2. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护层为Ti、TiN、 TaN、Ta、TaC或者化SiN中任一种材料的娃化物，所述保护层的厚度为10甚~20集。3. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述对位于浅沟槽隔离 结构上方的部分金属层进行改性处理的工艺为离子注入，注入离子的种类为Si。4. 如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入的工艺，注 入角度与垂直半导体衬底方向的夹角为2度~35度，离子的注入浓度为1 X l〇i4atom/cm3~ 5X10l6atom/cm3，注入能量为化ev~10Kev。5. 如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述离子注入之后还 包括退火工艺，所述退火工艺为热炉退火、尖峰退火、快速热退火、激光退火或者闪光退火。6. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底为娃衬 底、错衬底或绝缘体上娃衬底，所述浅沟槽隔离结构材料为氧化娃。7. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构还包括位 于所述栅介质层表面的栅极层和位于所述栅极层表面的掩模层。8. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述介质层包括位于半 导体衬底表面的第一介质层和位于第一介质层表面的第二介质层，所述第一介质层为厚 度2A~IOA的Si〇2或者SiON,所述第二介质层为厚度5A~30A的册〇2、HfON、Zr〇2或者 ZrON。9. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金属层为Ti、TiN、 TaN、化、TaC或者hSiN，金属层的厚度为IOA~20A。10. 如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙为氮化娃、氮 氧化娃或者碳氧化娃。11. 一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区结构和浅沟槽隔离结构； 所述半导体衬底表面形成有栅极结构和位于所述栅极结构侧壁的侧墙，所述栅极结构 包括位于半导体衬底表面的栅介质层，所述栅介质层包括位于半导体衬底表面的介质层和 位于所述介质层表面的金属层，部分栅极结构和部分侧墙位于浅沟槽隔离结构上方，且所 述位于浅沟槽隔离结构上方的部分栅极结构及侧墙与浅沟槽隔离结构表面分离； 对位于浅沟槽隔离结构上方的部分金属层进行改性处理，使所述部分金属层转变为保 护层。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，所述保护层为Ti、TiN、 TaN、Ta、TaC或者化SiN中任一种材料的娃化物，所述保护层的厚度为K)A~20A。13. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述对位于浅沟槽隔 离结构上方的部分金属层进行改性处理的工艺为等离子体处理，所述等离子体处理可W采 用射频放电等离子体、微波等离子体或者解禪合等离子体。14. 如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述射频放电等离子 体改性处理，采用SiH4气体作为反应气体，气体的压力为20Torr~50Torr，射频功率为 300W~2000W，偏压为0V，溫度为40°C~80°C，工艺时间为10分钟~30分钟。15. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底为娃 衬底、错衬底或绝缘体上娃衬底，所述浅沟槽隔离结构材料为氧化娃。16. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述栅极结构还包括 位于所述栅介质层表面的栅极层和位于所述栅极层表面的掩模层。17. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述介质层包括位于 半导体衬底表面的第一介质层和位于第一介质层表面的第二介质层，所述第一介质层为厚 度2A~1()A的Si〇2或者SiON,所述第二介质层为厚度5A:~如A的册〇2、HfON、Zr〇2或者 ZrON。18. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金属层为Ti、TiN、 TaN、化、TaC或者hSiN，金属层的厚度为IOA~20A。19. 如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙为氮化娃、氮 氧化娃或者碳氧化娃。20. -种根据权利要求1至权利要求19任一项所述方法形成的半导体结构，其 特征在于，包括： 半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区结构和浅沟槽隔离结构； 位于所述半导体衬底表面的栅极结构和位于所述栅极结构侧壁的侧墙，所述栅极结构 包括位于半导体衬底表面的介质层和位于所述介质层表面的金属层及保护层，所述金属层 位于有源区结构上方，所述保护层位于浅沟槽隔离结构上方，所述金属层和保护层在平行 半导体衬底方向上相邻。
【专利摘要】本发明提供一种半导体结构及其形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区结构和浅沟槽隔离结构；所述半导体衬底表面形成有栅极结构和位于所述栅极结构侧壁的侧墙，所述栅极结构包括位于半导体衬底表面的栅介质层，所述栅介质层包括位于半导体衬底表面的介质层和位于所述介质层表面的金属层，部分栅极结构和部分侧墙位于浅沟槽隔离结构表面；对位于浅沟槽隔离结构上方的部分金属层进行改性处理，使所述部分金属层转变为保护层。所述保护层保护位于有源区结构表面的栅介质层不被酸性物质腐蚀和消耗，避免了半导体器件的失效。
【IPC分类】H01L29/78, H01L21/336
【公开号】CN105655253
【申请号】
【发明人】何永根
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月10日