半導體結構的形成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種半導體結構的形成方法。
【背景技術】
[0002]現有的集成電路以及半導體制造領域內，晶體管是構成半導體器件的一種基本元件之一，因此被廣泛應用。隨著集成電路的集成化，以及半導體器件的微型化，晶體管的性能對于集成電路的影響越發顯著。在影響晶體管性能的因素中，晶體管的柵極寄生電容會對晶體管的性能產生較大的影響。
[0003]晶體管的柵極采用多晶硅或金屬等導電材料制成，相鄰柵極之間填充絕緣介質材料，使得相鄰柵極之間形成寄生電容，影響晶體管的性能。并且，在晶體管的源漏極表面還會形成位于所述絕緣介質材料內的金屬插塞，所述金屬插塞與柵極之間通過絕緣介質材料隔離，所述柵極與金屬插塞之間也會形成寄生電容，影響晶體管的性能。
[0004]隨著芯片集成度的提高，半導體器件尺寸縮小，相鄰柵極之間的距離減小，從而使得柵極的寄生電容變大，進一步影響晶體管的性能。
[0005]現有晶體管的性能有待進一步的提聞。
【發明內容】
[0006]本發明解決的問題是提供一般半導體結構的形成方法，提高晶體管的性能。
[0007]為解決上述問題，本發明提供一種半導體結構的形成方法，包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底具有第一區域，所述第一區域上形成有若干凸起的第一柵極結構，相鄰第一柵極結構之間具有第一凹槽；對第一凹槽側壁表面進行疏水處理，使第一凹槽具有疏水性側壁；采用流動性化學氣相沉積工藝在所述第一凹槽內形成第一介質層，所述流動性化學氣相沉積工藝采用的反應物為親水性物質，使所述第一介質層內具有空氣隙。
[0008]可選的，所述半導體襯底還包括第二區域，所述第二區域上形成有若干凸起的第二柵極結構，相鄰第二柵極結構之間具有第二凹槽。
[0009]可選的，還包括對所述第二區域上的第二凹槽側壁表面進行親水處理，使第二凹槽具有親水性側壁；采用流動性化學氣相沉積工藝在所述第二凹槽內形成第二介質層，所述第二介質層內沒有空氣隙。
[0010]可選的，在對第二凹槽側壁進行親水處理之前，還包括:對第一凹槽側壁表面進行疏水處理的同時對第二凹槽側壁表面進行疏水處理；然后在第一凹槽內形成第一介質層的同時在第二凹槽內形成第一介質層；去除所述第二凹槽內的第一介質層。
[0011]可選的，在對所述第一凹槽的側壁表面進行疏水處理，對第二凹槽側壁表面進行親水處理之后，同時形成所述第一介質層和第二介質層。
[0012]可選的，采用濕法處理進行所述疏水處理。
[0013]可選的，所述濕法處理的溶液為氫氟酸溶液，所述氫氟酸溶液中去離子水和氫氟酸的體積比范圍為50: I?1000: I
[0014]可選的，所述疏水處理的方法為在第一凹槽側壁表面形成疏水層。
[0015]可選的，所述疏水層材料為硅。
[0016]可選的，所述疏水層厚度為Inm?2nm。
[0017]可選的，采用濕法處理進行所述親水處理。
[0018]可選的，所述親水處理采用的溶液為NH4OH和H2O2的混合水溶液。
[0019]可選的，NH4OH和H2O2的濃度比為1: 0.5?1:2。
[0020]可選的，所述親水處理采用的溶液為HCl和H2O2的混合水溶液。
[0021]可選的，HCl和H2O2的濃度比為1:0.5?1:2。
[0022]可選的，所述空氣隙的直徑范圍為2nm?20nm。
[0023]可選的，所述流動性化學氣相沉積工藝采用的反應物包括硅烷、二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、正硅酸乙酯、三乙氧基硅烷、八甲基環四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基環四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一種或幾種。
[0024]可選的，所述流動性化學氣相沉積工藝還包括:使所述反應物在02、03、NO、H2O蒸氣、N2、He、Ar中的一種或多種氣體下進行退火處理并且所述氣體中至少具有一種含有O的氣體，所述退火處理的溫度為200°C?1200°C。
[0025]可選的，所述第一柵極結構包括:位于半導體襯底表面的第一柵介質層、位于第一柵介質層表面的第一柵極、位于第一柵介質層和第一柵極側壁表面的第一側墻；所述第二柵極結構包括:位于半導體襯底表面的第二柵介質層、位于第二柵介質層表面的第二柵極、位于第二柵介質層和第二柵極側壁表面的第二側墻。
[0026]根據權利要求19所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第一側墻和第二側墻的材料為氮化硅。
[0027]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0028]本發明的技術方案中，所述半導體襯底具有第一區域，在第一區域相鄰第一柵極結構之間具有第一凹槽，對第一凹槽側壁表面進行疏水性處理之后，使所述第一凹槽具有疏水性側壁，再采用流動性化學氣相沉積工藝在所述第一凹槽內形成第一介質層，由于所述流動性化學氣相沉積工藝采用的反應物為親水性物質，并且所述第一凹槽的側壁表面具有疏水性，所以所述親水性反應物在填充第一凹槽的過程中會受到表面張力作用，所述親水性的反應物與第一凹槽的側壁表面之間會形成大量微小的氣泡，使得反應物與第一凹槽的側壁之間殘留有氣體。在填充滿所述反應物之后進行退火處理的過程中，一方面，反應物與第一凹槽側壁之間氣泡受到退火溫度的影響，會進入到反應物中，并且多個微小氣泡相接觸會形成直徑較大的氣泡，使所述反應物形成較大的氣泡；另一方面，在反應物固化形成第一介質層的過程中，所述反應物產成氣體副產物，所述氣體副產物也容易在反應物內形成氣泡。由于所述反應物具有較大的粘度，上述氣泡的數量較多，并且氣泡在運動過程中可能互相接觸形成較大的氣泡，所以在反應物中的運動速率較小，隨著退火過程的進行，反應物逐漸固化形成第一介質層，由于氣泡數量較多，部分氣泡在退火過程中運動至反應物表面而消失，而部分氣泡則被固化在第一介質層中，形成空氣隙。所述空氣隙的介電系數較低，可以較低所述第一介質層的平均介電系數，從而降低第一區域上的相鄰第一柵極之間的寄生電容，從而提高形成的半導體器件的性能。
[0029]進一步，所述半導體襯底還具有第二區域，所述第二區域上的相鄰第二柵極結構之間具有第二凹槽，對所述第二凹槽的側壁表面進行親水處理，使所述第二凹槽具有親水性側壁。采用可流動性化學氣相沉積工藝在第二凹槽內形成第二介質層。由于所述流動性化學氣相沉積工藝的反應物為親水性物質，而所述第二凹槽在親水處理之后具有親水性內壁，所以在表面張力作用下，所述親水性的反應物與第二凹槽的親水性內壁之間的接觸面完全貼合，不會存在微小的氣泡，具有較高的界面質量。在填充好所述反應物之后進行退火處理的過程中，雖然反應物在固化過程中會產生一定的氣體副產物，并且在所述反應物中形成一定數量的氣泡，但是由于所述氣體副產物所產生的氣體泡數量較少，與形成第一介質層相比，反應物中的氣泡數量明顯下降，所以當所述反應物固化形成第二介質層之前，反應物中的氣泡可以完全從反應物中逸出，使得最終形成的第二介質層內不存在空氣隙。所述不存在空氣隙的第二介質層材料比較致密，可以避免相鄰第二柵極上施加較高工作電壓時，相鄰第二柵極之間發生擊穿等問題。
【附圖說明】
[0030]圖1至圖4是本發明的一個實施例的半導體結構的形成過程的結構示意圖；
[0031]圖5至圖7是本發明的另一個實施例的半導體結構的形成過程的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]如【背景技術】中所述，現有集成電路中，相鄰晶體管的柵極之間的以及柵極與金屬插塞之間的距離較小，所以會形成較大的寄生電容。
[0033]在集成電路的核心區域內的器件的運行速率與寄生電容成反比，所述核心區域可以是處理器、存儲器等器件。寄生電容越大，器件的運行速率越低，所述核心區域為寄生電容的敏感區，并且核心區域的器件一般工作電壓較低，對相鄰柵極之間的介質層的致密性要求不高。而集成電路的外圍區域中，例如輸入或輸出晶體管，寄生電容對于晶體管的性能影響較小，所述外圍區域為寄生電容的非敏感區域。
[0034]可以通過降低相鄰柵極之間